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大脑风暴:超宽输入小功率反激式转换器的设计攻略

发布时间:2016-01-27 责任编辑:susan

【导读】不同种类的电源电压存在于工业应用和工厂自动化领域。电源电压常见的种类有24伏交流(VAC)电压、24伏直流(VDC)电压、110VAC电压、230VAC电压,介于它们之间的电压也比较常见。但是电子设备制造商常常由于成本原因不愿意为不同的输入电压去制造不同的电源。

本文设计的是一种具有超宽输入电压范围(19至265VAC和19至375VDC)的小功率(在500mW的范围内)反激式转换器。该小功率反激式参考设计需要具备两路输出。一个输出轨提供微控制器与模拟电路(电流为15mA时电压为5.0V);另一个输出轨则在电流为40mA时提供12.0V的电压以控制继电器。因为输入和两路输出需要2.5kV的隔离电压,所以笔者首先想到了结构简单、广为人知的反激式转换器。

图1展示了这种转换器——包括输入滤波器、整流器、启动电路以及次级侧上的控制器线性稳压器。

大脑风暴:超宽输入小功率反激式转换器的设计攻略
  图1:反激式转换器方框图

宽输入电压范围不仅对控制器来说是个挑战,对该变压器的设计而言也是一大难题。对于小功率应用,反激式转换器经过设计要能在非连续导通模式(DCCM)下工作,以便实现小的解决方案尺寸,因为耦合电感器的电感也比较小。这种运行模式下的峰值电流比连续导通模式(CCM)下的峰值电流大——但它们仍然相对较小,原因是功率很小。对于较大功率的应用,反激式转换器则通常在CCM模式下工作。乍一看DCCM似乎是适合该反激式设计的模式,输出功率大约为500mW。

为避免在输入电压的上限范围内出现大的开关损耗,开关频率应相对较低。在该设计中,它被设置为130kHz,以便让基波低于电磁干扰(EMI)测量的下限150kHz。如果假定该转换器只在DCCM模式下工作,那么占空比在这样一个范围内:从70%直到4%(匝数比为3.58:1,750μH的初级电感)。为了减少组件应力,您应该通过让匝数比保持不变并将初级电感变为4mH来增加最小占空比。现在,对于低输入电压,该转换器在CCM模式下运行;对于高输入电压,该转换器则在DCCM模式下运行。

大脑风暴:超宽输入小功率反激式转换器的设计攻略
  图2:具有超宽输入电压范围的小功率反激式TIDesigns参考设计

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