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90%功率反激电源深究-电容电感篇

对于电源老鸟来说,接触的设计多了,就会形成一套自己的独特手法和习惯,随着经验的增长,这将形成一种良性的循环。而对于新手来说,寻找到

关于电源老鸟来说,触摸的规划多了,就会构成一套自己的共同办法和习气,跟着经历的增加,这将构成一种良性的循环。而关于新手来说,寻觅到一个适宜的切入点都是比较困难的,更谈不上构成这种良性的循换了。可是这个阻止新手前进的问题将被处理。本系列文章以反激电源规划为切入点,深究这种电源的规划办法并对其间的原理进行详尽的解说,对杰出的规划习气进行培育。

  为了到达较为显着的演示作用,本篇文章傍边运用的参数规范都是比较夸大的。输入要求:AC90~275V,输出5V~40A。 一个200W的反激式电源,(这么大的电源纷歧定能够经过EMC,由于漏感和反激式的作业形式问题使大功率反激式EMC比较伤心)。 由于这个电源电压不高,电流大,次级整流的损耗大,估量依照此办法规划出来功率90%,一般输出电压越高的功率越好。

  接下来说一下要用到的电源规划软件。

  1.SMPS Cal: 这是一款电源核算东西,用来做归纳评价,比方挑选什么拓补结构,需求用多大磁芯,电容容量,电流有效值,峰值这些。先让自己心里有个大约。

  2.saber 2007 这个是一款仿真软件,规划电源的时分用这个来仿真原理性问题,仿真的最多的是开环性仿真。

  3.PExprt:这是一款ansys里边的变压器规划软件,比较好用,和实践的吻合度高。

  本篇文章主要对电解电容进行解说,而且运用saber来进行恰当的辅佐解说。后期的难点将会是变压器部分。

  芯片选用BO5269D,这款芯片频率是65K,咱们先用东西来看下需求多大磁芯,由于没有特殊要求,用EE磁芯来规划这款电源。

  核算出来是30000立方毫米,这个是参阅规划,不是真实的定型,所以咱们初选黄色标中的3款磁芯,自己心里边现在对磁芯有个大约的了解了。  然后咱们打开反激式算法面,输入相关参数,再来看看电路部分,变压器部分是个大约什么情况,让自己心里边对这款行将规划的电源有个了解。可是不是依照这个参数来规划,否则这个产品规划出来都不知道怎样死的。到这儿,都是没什么技能含量的作业,可是却是整个规划的根底和微观架构。

  初级的电解电容是储能电容,用于在电源作业时供给能量,因而在市电正弦波上升的时分给电容充电,下降沿的时分靠电容给变压器供给能量。这时分就涉及到一个电容的波谷电压。电源便是经过这个波谷电压来挑选电容容量的。

  图1

  经过波谷电压来算电容容量算是规划上的一种习气,一般波谷电压取100V电压温升不会超越40度(温升是电容温度-室温)。可是也有挑选70V乃至60V的,电容温度一般都跑到了90度以上(此处不是指温升)。波谷电压也是核算变压器的最小电压。基本上同一个电路电容波谷电压月底,电容温升越高。电解电容的寿数现在基本上都依照比规范温度下降10度,电容寿数增加一倍来估量电解电容寿数。实践作业顶用这个办法是可行的。电容的计软成果:

  Saber的仿真

  现在用saber来仿真电容的ESR参数特性,现在只仿出来了电容的ESR滤波特性,先看抱负电容的频率特性:

  图2

  图3

  参加电容寄生电感后特性(包括PCB线路所发生的电感,规划时需求考虑),电容滤波便是靠这个特性的。后边会在仿真下数字电路和电源电路ESR的影响。

  图4

  图5

  电容的ESR

  电解电容的ESR数电和模电中的特性不多说,直接来说ESR在电源中展示出来的特性。在电源中ESR肯定不是正切值核算出来那么简略的,展示出来的特性是比较复杂的。仍是用saber来把ESR的特性仿真出来。下面的图中给出抱负电容仿真成果,以便比照。抱负电容的波形是很漂亮的。

  图6

  图7

  图8

  图9

  图10

  图11

  图10是整流二极管的电流特性,图11是ESR的仿真原理图,最终总结下ESR特性。

  图12

  别的,现在有些电源要测验衔接电源时的冲击电流,660uf电容的冲击电流见图12,到达了90A,实践做计划的时分需求考虑做开机发动。

  经过上面的仿真,总结出来电解电容在电源中特性:

  二极管给电容充电时的损耗(主要是寄生电阻损耗):从图12看出,市电在超越电解电容谷底电压时充电,充电电流会集在这一段区域,电流很大,频率低而且是正弦波,寄生电感能够疏忽;

  mos敞开寄生电阻损耗:这个损耗便是在对变压器储能的时分,寄生电阻对电流损耗;

  mos敞开寄生电感储能损耗:这个损耗便是在对变压器储能的时分,整个回路的电感都会储能;

  mos关断寄生电感能量开释:这个能量开释会发生噪音,影响EMC,所以许多电源电解电容周围并联个麦拉电容吸收这个能量;

  所以电解电容在电源中叫滤波电容是针对市电而言的,对变换器来讲,%&&&&&%却变成了一个损耗器材并会发生谐波。关于整流二极管的损耗,这儿趁便说一下,0.7V是指PN结的门槛电压,不是指二极管导通的时分总电压,两头的硅半导体仍然有其电阻率,所以二极管的电压是0.7V+I^2R(R为引脚电阻和硅半导体电阻)。因而选用电流更大的二极管其寄生电阻更小(由于硅半导体宽度变宽)。

  至于saber的仿真,其实是在仿真比如电源。5V40A做到90%功率难度是高的,所以有必要的掌控好电源的每一个细节才干做到。只要把器材的寄生参数规划的合理,整个电源的功率在仿真阶段就能够检讨了。

  在对高功率规划不断地寻求过程中,其实更多的是在寻觅一种全新的规划办法,注重从实践产品下手,凭仗经历逐渐进行调试来完结规划。这样的规划方法比死磕书本和用公式推算来的有功率,而且跟着技能的开展,在未来将有更多的东西诞生来辅佐咱们进行规划和定位。

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