开关电源应用研究分析论文.doc

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1、学无止境开关电源应用研究分析论文摘要:COOLMOSICE2A165/265/365是Infineontechnologies公司推出的系列PWM+MOSFET二合一芯片,其突出特点是由其组成的开关电源,在市电电网中工作时,无需外加散热器即可输出20~50W的输出功率;且能自动降低空载时的工作频率,从而降低待机状态的损耗;同时还具有过、欠压保护、过热保护、过流保护以及自恢复功能,因而在中小功率开关电源中有着广泛的应用前景。关键词:COOLMOS;PWM;开关电源;功率器件1主要特点InfineonTec

2、hnologies公司的ICE2A165/265/365系列芯片是新型COOLMOS器件,该器件是PWM控制器和MOSFET开关管组合为一体的功率器件,它的主要特点如下:●FET耐压为650V,导通电阻低;●无需散热器即可输出较大的功率;●具有过、欠压保护、过热保护、过流保护和自恢复功能;●待机状态及空载时能自动降低工作频率,从而降低损耗;●最低工作频率为21.5kHz,可以避免可闻噪声;●电路结构简单,所需外部电路元件少,可大大减少开关电源的体积和重量,提高系统的可靠性。由于ICE2A165/265/

3、365系列芯片具有以上诸多特点,因而可广泛用于中、低功率的开关稳压电源中。使用该芯片不仅电路组成简单,而且可靠性很高,所以在中、低功率电子设备中有着广泛的应用前景。2引脚功能ICE2A165/265/365采用双列直插式结构,其封装形式为DIP-8,现将各管脚功能说明如下:1脚:软启动设置端,设计者可通过改变外围电路参数自行设置所需的软启动时间。3学海无涯学无止境2脚:反馈信号输入端,在启动瞬间,通过输出取样电路可控制光耦的输出电流,从而改变反馈信号的大小,进而控制PWM控制器的输出占空比。该器件的最

4、大输出占空比为0.72。3脚:MOSFET工作电流检测端,该器件可对输出电流的大小进行实时监测,以便在输出电流过大时切断PWM信号的输出,从而实现过流保护。4、5脚:为MOSFET的漏极。6脚:空脚。7脚:内部PWM控制器供电电源端,输入电压范围为+8.5~+21V。8脚:电源地。345W/15V开关电源的设计采用COOLMOSICE2A165/265/365组成的开关电源的原理电路如图1所示。该电路的设计要求是:输入电压:AC85V~AC265V50Hz;输出电压:+8V~+15V;输出电流:3.

5、0A。下面根据设计要求,给出图1所示电路的主要元件的设计方法。3.1电流检测电阻的选择根据设计要求,如选择ICE2A365为核心控制器件,可通过将COOLMOS器件设定在输出功率的上限,然后通过取样电阻R7设定电流的最大值。由于R7接在MOSFET的源极,因而可检测MOSFET的工作电流。由于要求R7Idpeak≤1V,因此,在Idpeak为3.0A时,R7可选在0.33Ω以下。3.2脉冲变压器的设计要求脉冲变压器的初级电感(即励磁电感)Lm中的电流与电压的关系近似为:Im=U0τ/Lm式中:U0为初级

6、电感两端的电压;τ为开关脉冲宽度。图13学海无涯学无止境由上式可知,脉冲变压器的初级电感值要适当,一般在400μH到600μH之间比较合适。输出功率较大时可取低一些;反之则应取高点。在反激式电路中,磁芯应加气隙,以调整脉冲变压器的初级电感,同时应注意变压器的绕组排列,以尽量减少漏感,避免造成对MOSFET过大的应力。3.3次级电路的设计次级电路主要是选择整流管和滤波电容。整流管应根据输出电流和电压来选择,一般在低输出电压情况下,可采用肖特基二极管,而输出电压较高时,则需要采用快恢复二极管。当开关频率较高

7、时,应采用超快恢复二极管作整流管,以减小其反向电流对初级的影响。滤波电容E4的容量应满足输出电压纹波的要求,L6及E5应能有效滤除开关所产生的噪声。3.4反馈调整电路的设计反馈调整电路由光耦和可调三端稳压器TL431组成。在启动瞬间,通过输出取样电路可以控制光耦的输出电流,从而改变反馈信号的大小,同时控制PWM控制器的输出占空比,以确保电源在低电网电压和满载启动时达到规定的调整值。用C10、R14组成滞后补偿网络时,其时间常数τ应为1~3ms,若C1选为0.1μF,那么,R14应选择在10~30kΩ。4

8、设计注意事项用ICE2A165/265/365设计开关电源时,最主要的问题是不易起振。所以在设计过程中必须注意以下问题:(1)输出端必须加假负载。因为输出端在空载时,电路不易起振,而当流经假负载的电流超过15mA时,则比较容易启动。(2)内部PWM控制器的供电电压不能超过16.5V,若超过,则会因易受保护而难以起振。(3)过流检测电阻R7不宜过大,因为过大可能难以起振。因为当R7上的电压超过1V时,系统会认为过流而不起振。5结束语综上所述,

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