大功率可調開關電源關鍵設計
DC/DC 電源拓撲一般分為三類:降壓、升壓和升降壓。此處以降壓拓撲介紹,簡化效果圖如下圖3 所示。輸出與輸入同極性,輸入電流脈動大,輸出電流脈動小,結構簡單。
圖 3 Bulk 降壓斬波電路
在開關管導通時間ton,輸入電源給負載和電感供電;開關管斷開期間toff,電感中存儲的能量通過二極管組成續(xù)流回路,保證輸出的連續(xù)。負載電壓滿足如下關系式(2-2):
2.3 典型電路與參數(shù)設計
典型電路如下圖4 所示。
圖 4 MC33060 的降壓斬波電路
MC33060 作為主控芯片控制開關管的導通與截止,由其內部結構功能可知,在MC33060內部有一個+5V 參考電壓,通常用作兩路比較器的反相參考電壓,設計中1 腳和2 腳的比較器用來作為輸出電壓反饋,13 腳和14 腳的比較器用來檢測開關管的電流是否過流。電路中2 腳通過一個反相電路接參考電壓,降壓輸出反饋經(jīng)一同相電路接MC33060 的1 腳。當電路處于工作狀態(tài)時,1 腳和2 腳電壓就會相互比較,根據(jù)兩者的差值來調整輸出波形脈寬,達到控制和穩(wěn)定輸出的目的。
電路中過流保護采用0.1 歐姆額定功率為1W 的功率電阻作為采樣電阻,在電流過流點,采樣電阻上的電壓為0.1V.14 腳用作采樣點,因此13 腳的參考電壓由Vref 分壓設定為0.15V,相比0.1V 留有一定余地。當采樣電壓高于設定值時,MC33060 將自動保護,關閉PWM 輸出。保護點還和3 腳的控制信號有關,根據(jù)對該腳的功能分析,選擇積分反饋電路,使得降壓電路在空載或滿載時,Comp 腳的電壓始終在正常范圍(0.5V-3.5V)之內。
輸出 PWM 波形的頻率由管腳5 的電容和管腳6 的電阻值來確定,降壓電路采用25KHz的波形頻率,選擇CT 值為1nF 電容,RT 為47K 的普通電阻達到設計要求。
3.本系統(tǒng)設計
本設計采用的是DC(Direct Current)/DC 轉換電路中的降壓型拓撲結構。輸入為220VAC和0-10V 可調直流電壓,輸出為0-180V 可調,最大輸出電流能達8A,系統(tǒng)組成框圖如下圖5 所示。在大功率開關電源設計中,為防止在啟動時的高浪涌電流沖擊,常采用軟啟動電路,本設計不重點介紹。
圖 5 系統(tǒng)組成框圖
3.1 整流濾波電路
采用全橋整流電路,如下圖6 所示。輸出電流要求最大達到8A,考慮功率損耗和一定的余量,選擇10A 的方橋KBPC3510 和10A 的保險管。整流后的電壓達310V,采用兩個250V/100uF 電容作濾波處理。圖中開關S1 和電阻R1 并聯(lián)為“軟啟動”部分,此處未作詳細講解,詳細軟啟動設計見各種開關電源軟啟動設計。
圖 6 整流電路。
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