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AC/DC

AC/DC PWM方式反激式转换器设计方法

绝缘型反激式转换器电路设计:主要部件的选定-CIN和缓冲

本节将说明输入配置的输入电容器C1和缓冲电路。
这里所提到的输入,是指二极管桥式整流AC电压后,再转换成DC高电压。如同下方电路图,输入电容器C1和缓冲电路R4 、C3 、D3,是变压器T1的一次电压线和桥式二极管的整流电压相接。

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全体电路可以操作鼠标,点击“绝缘型反激式转换器电路设计”的全体电路图后,开启新窗口放大电路图。

输入电容器 C1

输入电容器CIN和C1 450V/100μF相接。该电容器主要工作有2个,会在输入电压瞬间降低、关断时发挥功效。

第1个作用发生在AC输入瞬断时。在输入电压全无时,经由充电至C1的电荷,于短时间内供应功率。第2个作用为开关用晶体管MOSFET,非常快速地ON/OFF大电流时,如果输入的响应跟不上或输入阻抗高时,造成输入电压短时间下降,将经由C1补足电压。不论何者,当输入电压低于必要电压时,理所当然输出电压会发生异常,造成供电电路的工作出现问题。虽非完全解决,但C1至少能减轻此类问题。

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以下表所示的数值为基准,决定输入电容器 C1的电容值。将设计规格数值代入公式内,计算出Pout:

Pout=12V×3A=36W
C1=2×36W=72μF ⇒为100μF。
输入电压(VAC) CIN(μF)
85-264 2×Pout(W)
180-264 1×Pout(W)

上方表格的系数是以全波整流时为标准。会因为条件不同,瞬断时的输入保持时间等规格,而必须调整电容器。

C1耐压以输入AC电压的峰值为基准。为264VAC时:

264V×√2=264×1.41=372V ⇒ 400V以上。

因此C1选择100μF、450V。就电容器的种类而言,几乎都是使用电解电容器。

缓冲电路 R4 、C3 、D3

和电路图输入线路、MOSFET相接的电阻R4、电容器C3 、二极管D3,组成所谓的缓冲电路。

反激方式中,由于变压器铁芯间有间距,会造成磁漏现象,产生漏电感。开关电流同样会流过此漏电感并蓄积电能,但因未与其他线圈结合,因此不会移转功率并产生浪涌电压电压,施加在MOSFET的漏极-源极之间。产生的浪涌电压超过MOSFET耐压值时,可能会造成MOSFET遭到破坏。为了防止MOSFET遭到破坏而设定插入缓冲电路,以抑制浪涌电压。关于缓冲电路的详细内容请参照“绝缘型反激式转换器的基础:反激式转换器的工作和缓冲”的项目。

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建立缓冲电路时,将依1)箝位电压和箝位纹波电压、2)R4 、3)C3、4)D3的顺序决定好。

1)箝位电压(Vclamp)、箝位纹波电压(Vripple)的决定
箝位电压如同其名,是强行压制浪涌箝位电压。考虑MOSFET的耐压的余量做出决定。选定MOSFET为800V耐压品。余量为20%。箝位纹波电压(Vripple)则是根据经验法测,预估50V左右。

Vclamp=800V×0.8=640V
Vripple=50V

2)R4的决定
经由下列公式决定R4。

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漏电感值Lleak为一次电感值Lp的10%时: Lleak=Lp×10%=249μH×10%=25μH
将变压器设计等阶段所算出的各项数值代入公式内:

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R4必须比该数值小,所以R4=75kΩ 。
决定R4的数值为75kΩ,所以R4的损耗设定为P_R4。能够经由下列公式计算P_R4。

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3)C3的决定
经由下列公式算出C3。

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根据施加在C3的电压算出耐压为: 640V-264×1.41=268V ⇒ 取余量,为400V以上

4) D3的决定
二极管必须具备高速特性,因此使用快速恢复二极管。耐压选择MOSFET的Vds(max)以上的电压。电路图则是选择800V的规格品。

因而,决定好了缓冲电路的电阻R4、电容器C3 、二极管D3。最后,由于浪涌电压除了变压器的漏电感值外,也会对基板配线的寄生电感值的造成影响,因此组装在基板上的状态,确认Vds电压,并在必要时调整缓冲电路。
缓冲电路是反激式转换器中,非常基本且必要的电路,因此请重复实机确认、评估等,借此理解其工作原理和效果。

关键要点:

・输入电容器CIN能在输入电源瞬断或开关时,补足所流入的输入电流,是电路上非常重要的装置。

・基本上缓冲电路为必要配件,能在输入产生浪涌时,保护开关晶体管。

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