如何避免小功率通用开关电源设计中产生的EMI

2021-07-04 15:09字体:
  

  开闭直流稳压电源是基于方波电压的均匀值与其占空比成正比以及电感、电容电道的积分特点而变成的。其根本做事道理是,先对输入换取电压整流,从而变成脉动直流电压,通过DC-DC 变换电道变压,再通过斩波电道变成了差别脉冲宽度的高频换取电,然后对其整流滤波输出需求电压电流波形。借使输出电压波形偏离所需值,便有电流或电压采样电道实行取样反应,通过与斗劲电道的电压值实行参数斗劲,把差值信号放大,从而把持开闭电道的脉冲频率f 和占空比D,以此来把持输出端的导通状况。所以,输出端便可能取得所需的电压电流值。

  凭据电力体系的本质需求,通过对各个个人实行阐述,便可能安排出相应的开闭电源产物。

  TOPSwitch ??是POWER 公司出产的高集成的用于开闭电源的专用芯片。它将功率开闭管与其把持电道集成于一个芯片内,并具有主动复位,过热偏护与过流偏护等功用,其功用道理图如图2 所示。当体系上电时,D 引脚变为高电位,内部电流源动手做事且片内开闭正在0 位,TOPSwitch 给并接正在C 引脚的电容C5(睹图2) 充电。当C5 端电压抵达5.7 V 后,主动重起电道封闭,片内开闭跳到1 位。C5 一方面供应TOPSwitch 内部把持电道的电源,使差错放大器动手做事,另一方面供应一反应电流以把持开闭管的占空比。MOSFET 开闭管的驱动信号由内部振荡电道、偏护电道和差错放大电道配合发作。C5 两头的电压愈高,MOSFET 开闭管驱动脉冲的占空比愈小。

  正在安排开闭电源时,最先就要面对怎样拣选适合的开闭电源把持芯片。正在拣选芯片的时间,要既能餍足请求,又不由于选型变成资源的蹧跶。下面就先容应用TopswitchⅡ系列开闭电源的功率损耗( PD ) 与电源效力(η),输出功率( Po ) 闭连弧线,迅速拣选芯片的型号,从而完毕宽限度输入的通用开闭电源的安排。

  宽限度输入的换取电压为85~ 265 V, 正在这种要求下,TOP221~ TOP227 系列单片开闭电源的P D,η,Po 闭连弧线 V 时PD ,η, Po 闭连弧线 V 时PD,η, Po 闭连弧线。

  戒备,这里假定换取输入电压最小值umin= 85 V,最高输入电压umax = 265 V.途中的横坐标代外输出功率,而15 条虚线均为芯片功耗的等值线。

  最先确定实用的弧线; 当u= 220 V( 即230 V-230 V× 4.3% ),Uo= + 12 V 时,就应当拣选图4; 然后正在横坐标上寻得欲安排的功率输出点P o ; 从输出功率点笔直向上转移,明了选中适合芯片所指的那条弧线。借使不实用,可能延续向上查找另一条实线; 然后从等值线( 虚线) 上读出芯片的功耗PD,进而还可能求出芯片的结温( Tj ) 以确定散热片的巨细。

  比如,安排输出5 V, 30 W 的通用开闭电源时,就要拣选图3.由于通用开闭电源输入换取电压限度85~ 265 V.最先从横坐标上找到Po = 30 W 的输出功率点,然后笔直上移,与T OP224 的实线结交于一点,由纵坐标上查出该点的η= 71.2%,最终从通过这点的那条等值线 W.这证实,拣选TOP224 就能输出30 W 功率,而且预期的电源效力为71.2%,芯片功耗为2.5 W.借使认为目标效力偏低,还可能延续往上查TOP225 的实线 W 的功率,而预期的电源效力可能进步到75%,芯片功耗可能低重1.7 W.然后凭据所取得的PD 值,还可能进而完毕散热片安排。

  PD ,η, Po 闭连弧线均对调取输入电压的最小值实行了限定,umin = 85 V.借使换取输入电压最小值不适应上述的请求,就会直接影响芯片确凿切拣选。此时必需从本质的换取输入电压u? min最小值对应的功率P‘o 折算成umin为原则值时的等效功率Po,才调操纵上面的图。功率改良的门径如下: 拣选操纵的特点弧线,然后凭据已知的u’min值查出折算系数K;将P ‘o折算成umin为原则值时的等效功率Po,外达公式P o=P’o / K;然后从图3、图4 当选用适合的闭连弧线 宽限度输入时K 与u‘min 的闭连。

  开闭变压器的变比与开闭变换电道的全体格式相闭,正激、半桥变换电道中开闭变压器的变比公式为:

  式中,Uin,Uout不同为开闭变压器的输入和输出电压;Nin,Nout 不同为开闭变压器低级和次级线圈的匝数。

  输入滤波电容器C 的容量与电源效力,输出功率亲切干系,对付宽限度输入的开闭电源,C 的容量取μF 为单元时,可按比例系数3μF/ W 来采用。比如当Po= 30 W 时,C= ( 3μF/W)×30 W= 90μF, 以此类推。正在固定输入时,比例系数造成1μF/W, 上例中的C 就造成30μF.正在安排开闭电源时还要戒备C 的容量差错要尽量小,免得影响开闭电源的职能。当C 的容量过小时,会低重TopswitchⅡ的可用功率。借使把30μF 改成20μF, 则输出功率会低重15 %; 当C《 20μF 时,会变成可用功率的昭着消重。

  其余,C 容量的巨细还决意直流高压Ui 的数值,图3、图4 本质上是正在Ui= 105 V 的情形下绘制的,这个充实显示了C 对Ui 的影响。

  正在开闭芯片的漏极D 侧可能应用VDZ 和VD 两个二极管对高频变压器的漏感发作的尖峰电压实行箝位,可偏护μ的D-S 极间不被击穿。比如VDZ 可能选用瞬态电压抵制器P6K200, 其反向击穿电压为200 V.VD 采用反向耐压为600 V 的UF4005 型超速复兴二极管,亦称滞碍二极管。

  反激式变压器与TOPSwitch 将存储于电容C1 的能量转达给负载。当TOPswitch 开闭管导通时,电容C1两头的电压加到反激变压器的原边,流过原边绕组的电流线性扩大( 如若正在MOSFET 开闭管导通的倏得变压器副边电流不为零,则因为副边感到电势反向,二极管D2 截止,副边电流变为零,然而磁芯内的能量不行突变,故原边电流跃变为副边电流的1/ K,K 为变压器变比),变压器蓄积能量; 当MOSFET 开闭

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