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产生的热量及时散发掉,避免因散热不良导致管芯温度超过最高结温,使开关电源无法正常工作,甚至损坏芯片。 下面分别阐述漏极钳位保护电路和散热器的设计要点、设计方法及注意事项。 1 设计开关电源漏极钳位保护电路的要点及实例 在"输入整流滤波器及钳位保护电路的设计"一文中(详见《电源技术应用》2009年第12期),介绍了反激式开关电源漏极钳位保护电路的工作原理。下面以最典型的一种漏极钳位保护电路为例,详细阐述其设计要点及设计实例。 1)设计实例 采用由瞬态电压抑制器tvs(p6ke200,亦称钳位二极管)、阻容吸收元件(钳位电容c和钳位电阻r 1)、阻尼电阻(r 2)和阻塞二极管(快恢复二极管fr106)构成的vdz、r、c、vd型漏极钳位保护电路,如图1所示。选择topswitch-hx系列top258p芯片,开关频率f=132khz,u=85~265v,两路输出分别为uo1(+12v、2a)、uo2(+5v、2.2a)。p o=35w,漏极峰值电流i p=i limit=1.65a.实测高频变压器的一次侧漏感l 0=20μh。 图1 最典型的一种漏极钳位保护电路
)的选择 选择具有较大容量的整流桥并使之工作在较小的电流下,可减小整流桥的压降和功率损耗,提高电源效率。由二极管构成的整流桥(br)的标称电源电流in应大于在输入电压为最小值(umin)时的初级有效电流,功率因数应取0.6~0.8之间,其具体数值取决于输入电压u和输入阻抗。 (2)钳位二级管(vdz)的选择 钳位电路主要用来限制高频变压器漏感所产生的尖峰电压并减小漏极产生的振铃电压。在所示的单片开关电源模块电路中,输入钳位保护电路由vdz和vd1构成。为降低其损耗,vdz可选用p6ke200型瞬变电压抑制二极管;vd1则选用byv 26c型快恢复二极管。 (3)输入滤波电容(c1) 输入滤波电容c1用于滤除输入端引入的高频干扰,c1的选择主要是正确估算其电容量。通常输入电压u1增加时,每瓦输出功率所对应的电容量可减小。 (4)交流输入端电磁干扰滤波器(emi) c6用于构成交流输入端的电磁干扰滤波器(emi)。c6能滤除输入端脉动电压所产生的串模干扰,l2则可抑制初级线圈中的共模干扰。 (5)限流保护电路 为限制通电瞬间的尖峰电流,可在输入端接入
增加到190μa时,最大占空比dmax就从78%(对应于uuv=100v)线性地降低到47%(对应于375v)。在掉电后,欠压检测能在c1放电时减少输出干扰,只要出现输出调节失效或者输入电压低于40v的情况,都会使topswitchgx关闭。当开关电源受到450v以上的冲击电压时,r11同样可使top249关断,避免元器件受到损坏。 由vdz1和vd1构成的漏极钳位电路,能吸收在mosfet关断时由高频变压器初级漏感产生的尖峰电压,保护mosfet不受损坏。vdz1采用钳位电压为200v的p6ke200型瞬态电压抑制器,vd1选用uf4006型超快恢复二极管,其反向耐压为800v.将电容c11和vdz1并联后,能减少钳位损耗。选择全频工作方式时,开关频率设定为132khz.为了减小次级绕组和输出整流管的损耗,现将次级绕组分成两路,每路单独使用一只mbr20100型20a/100v的共阴极肖特基对管(vd2、vd3),然后并联工作。输出滤波电路由c2、c3、l1、c4和c14构成。空载时,top249y能自动降低开关频率,使得在交流230v输入时电源损耗仅为520mw.top249y具有频率抖动
于提高稳压效果。各绕组层之间的绝缘使用聚脂薄膜隔离,保证了较好的绝缘强度。同时,为了降低磁辐射、减小温升及便于安装,在初级与次级线圈之间以及其外圈都用铜片隔离,且缝隙处用导热胶灌注。在变压器的设计和制作过程中,必须对磁芯与线圈的结构、绕制方法、散热、效率等周密考虑。 2.4 电路工作原理输入交流195~265 v电压接入交流电源进线端的lc,专门用于滤除电网线之间的串模干扰和共模干扰。交流电压经全桥整流后。再通过滤波电容变成较平滑的直流电压:与变压器原边并联的吸收电路采用钳位电压为200 v的p6ke200型瞬态电压;vd选用byv26c型超快恢复二极管,其反向耐压为600 v,可构成保护功能完善的vs、vd、r、c型钳位及吸收电路,以便吸收漏感上较大的磁场能量,从而保护mosfet不受损坏。由高频变压器t1和top246y组成的单端反激电路,可将能量传输到二次侧;输出整流二极管采用共阴极肖特基对管.输出滤波电路由l和c并联构成;线性光耦合器pc817和可调式三端精密稳压器tla31组成精密光耦反馈电路;输出电压uo通过电阻分压器获得取样电压,并与tla31中的2.5 v基准电压进行比较后产生误差
150 w以下的反激型开关电源设计。电源电路如图2所示。 图2 24v/40w电源电路 设计的性能指标如下: 1)输入电压:uac=220(1±20%)v;2)输入电压频率:f=50(1±5%)hz;3)输出电压/最大输出功率:24 v/40 w;4)开关电源效率:η≥80%. 交流输入电压uac经过压敏电阻r1滤除交流电压中的尖峰脉冲后,经电磁干扰(emi)滤波器(c1,l1)滤除差模和共模干扰。之后经过br全波整流及c2滤波后产生直流高压,给高频变压器的初级绕组供电。p6ke200(瞬态电压抑制器)和byv26c(超快恢复二极管)构成钳位电路,用于吸收在top224y关断时由高频漏感产生的尖峰电压,并能衰减振铃电压,对漏极起到保护作用。次级电路经过vd3、c3、l2和c4整流滤波输出24 v的电压u0.由tl431a构成的外部误差放大器实现u0的动态稳压,当输出电压发生波动,经r4、r5分压后得到取样电压,就与tl431a内的基准电压(2.5 v)进行比较产生一个外部控制信号,再通过线性光耦合器pc817a改变top224y控制电流,进而调节占空比使u0趋于稳定。c7滤除
产品型号:P6KE200BRLG
峰值反向工作电压VRWM(V):171
雪崩电压VBRMin(V):200
IT(mA):1
最大反向电压(钳位电压)VC(V):274
最大反向浪涌电流Ipp(A):2.200
最大反向漏电流IR(uA):5
芯片标识(MARK):-
封装/温度(℃):轴芯线/-...
产品型号:P6KE200ARLG
峰值反向工作电压VRWM(V):171
雪崩电压VBRMin(V):200
IT(mA):1
最大反向电压(钳位电压)VC(V):274
最大反向浪涌电流Ipp(A):2.200
最大反向漏电流IR(uA):5
芯片标识(MARK):-
封装/温度(℃):轴芯线/-...
产品型号:P6KE200BG
峰值反向工作电压VRWM(V):171
雪崩电压VBRmin(V):200
IT(mA):1
最大反向电压(钳位电压)Vc(V):274
最大反向浪涌电流Ipp(A):2.200
最大反向漏电流IR(uA):5
芯片标识(MARK):-
封装/温度(℃):轴芯线/-55...
产品型号:P6KE200AG
峰值反向工作电压VRWM(V):171
雪崩电压VBRmin(V):200
IT(mA):1
最大反向电压(钳位电压)Vc(V):274
最大反向浪涌电流Ipp(A):2.200
最大反向漏电流IR(uA):5
芯片标识(MARK):-
封装/温度(℃):轴芯线/-55...
电流参数:IT=1mA/IPP=21A/IR=5μA电压参数:URWM=162V/UBR=180~220V/UC=287V功 率:PPPM=600W备注:瞬态电压抑制二极管
于提高稳压效果。各绕组层之间的绝缘使用聚脂薄膜隔离,保证了较好的绝缘强度。同时,为了降低磁辐射、减小温升及便于安装,在初级与次级线圈之间以及其外圈都用铜片隔离,且缝隙处用导热胶灌注。在变压器的设计和制作过程中,必须对磁芯与线圈的结构、绕制方法、散热、效率等周密考虑。 2.4 电路工作原理输入交流195~265 v电压接入交流电源进线端的lc,专门用于滤除电网线之间的串模干扰和共模干扰。交流电压经全桥整流后。再通过滤波电容变成较平滑的直流电压:与变压器原边并联的吸收电路采用钳位电压为200 v的p6ke200型瞬态电压;vd选用byv26c型超快恢复二极管,其反向耐压为600 v,可构成保护功能完善的vs、vd、r、c型钳位及吸收电路,以便吸收漏感上较大的磁场能量,从而保护mosfet不受损坏。由高频变压器t1和top246y组成的单端反激电路,可将能量传输到二次侧;输出整流二极管采用共阴极肖特基对管.输出滤波电路由l和c并联构成;线性光耦合器pc817和可调式三端精密稳压器tla31组成精密光耦反馈电路;输出电压uo通过电阻分压器获得取样电压,并与tla31中的2.5 v基准电压进行比较后产生误差
时,lmax=630μh, 对于+5v输出电压的副线圈t1-3和原端线圈t1-1的匝数比: 其中vmax=200v(vr1的稳压值的200v),v0=+5v,dmax=50%,故线圈匝数比为40。 副端线圈t1-4的匝数和线径与副线圈t1-3一致。 对于+12v输出电压的副线圈t1-2,其线径与t1-3一致,匝数和t1-1匝数比: 其中v0应比+12v至少大2v。 3)vr1的选择 vr1要有足够的功率,在大电流输出的条件下,vr1的峰值电压应比反向输出电压高30v-80v,这里选择p6ke200,峰值电压为287v。 4)其它重要元件的选择 5)自启动周期的选择 自启动周期的计算公式: t=8×(2πrc)=16π(r3+zc)c5,其中,典型值zc=15 ,芯片控制振荡频率f=100khz,故r3=6.2 ,c5=47μf。 4 开关电源输出纹波的抑制 开关电源存在输出纹波大,电磁干扰强等不足,严重影响了开关电源的广泛应用。在图2电路中,c9、l3,c10和c2、l1、c3分别用来抑制来自超高频和高频噪声;u2,top224p成有源低频滤波器,用来抑制输出交流噪声;c7、c8组成共
电路中使用两片集成电路:top224p型三端单片开关电源(ic1),pc817a型线性光耦合器(ic2)。交流电源经过ur和cl整流滤波后产生直流高压ui,给高频变压器t的一次绕组供电。vdz1和vd1能将漏感产生的尖峰电压钳位到安全值,并能衰减振铃电压。vdz1采用反向击穿电压为200v的p6ke200型瞬态电压抑制器,vdl选用1a/600v的uf4005型超快恢复二极管。二次绕组电压通过v砬、c2、ll和c3整流滤波,获得12v输出电压uo。uo值是由vdz2稳定电压uz2、光耦中led的正向压降uf、r1上的压降这三者之和来设定的。改变高频变压器的匝数比和vdz2的稳压值,还可获得其他输出电压值。r2和vdz2五还为12v输出提供一个假负载,用以提高轻载时的负载调整率。反馈绕组电压经vd3和c4整流滤波后,供给top224p所需偏压。由r2和vdz2来调节控制端电流,通过改变输出占空比达到稳压目的。共模扼流圈l2能减小由一次绕组接d端的高压开关波形所产生的共模泄漏电流。c7为保护电容,用于滤掉由一次、二次绕组耦合电容引起的干扰。c6可减小由一次绕组电流的基波与谐波所产生的差模泄漏电流。c
加到190μa时,最大占空比dmax就从78%(对应于uuv=100v)线性地降低到47%(对应于375v)。在掉电后,欠压检测能在c1放电时减少输出干扰,只要出现输出调节失效或者输入电压低于40v的情况,都会使topswitchgx关闭。当开关电源受到450v以上的冲击电压时,r11同样可使top249关断,避免元器件受到损坏。 由vdz1和vd1构成的漏极钳位电路,能吸收在mosfet关断时由高频变压器初级漏感产生的尖峰电压,保护mosfet不受损坏。vdz1采用钳位电压为200v的p6ke200型瞬态电压抑制器,vd1选用uf4006型超快恢复二极管,其反向耐压为800v。将电容c11和vdz1并联后,能减少钳位损耗。选择全频工作方式时,开关频率设定为132khz。为了减小次级绕组和输出整流管的损耗,现将次级绕组分成两路,每路单独使用一只mbr20100型20a/100v的共阴极肖特基对管(vd2、vd3),然后并联工作。输出滤波电路由c2、c3、l1、c4和c14构成。空载时,top249y能自动降低开关频率,使得在交流230v输入时电源损耗仅为520mw。top249y具有频率抖动
20w/12v输出开关电源电路图 如图为20w/12v输出开关电源电路图。该电路中,交流电源经过br和c1整流滤波后产生直流高压vd,给高频变压器的初级绕组供电。vdz1和vd1能将漏感产生的尖峰电压钳位到安全值,并能衰减振铃电压。vdz1采用反向击穿电压为200v的瞬态电压抑制器p6ke200,vd1选用1a/600v的超快恢复二极管uf4005。 变压器次级绕组电压通过vd2、c2、u和c3整流滤波,获得12v输出电压。该电压值是由vdz2稳压值、光电耦合器中led的正向压降、r1上的压降这三者之和来设定的。改变高频变压器的匝数比和vdz2的稳压值,还可获得其他输出电压值。r2和vdz2还为12v输出提供一个假负载,用以提高轻载时的负载调整率。 来源:ruanjuqingsi
我的电源为何只坏top221,不坏p6ke用top221设计4-5w的开关电源,用了5-6年了,最近出现有top损坏现象,表现为源极对漏极间短路,这种现象一般是变压器漏感过大导致关断瞬时源-漏间电压过高导致的,可是关键问题是我在源-漏间加了p6ke200和uf4005作了钳位保护,现在光坏top,而其它器件都没坏?难道p6ke200没起保护?还有其他原因会使top损坏?请高手指教!
有二极管,p6ke200可以承受200多伏的突波
瞬态电压抑制器是否适宜当稳压管用?它在图纸中的画法与稳压管一样.性能也很相似.区别在于功率大些,有些电压高些(例如440v),最重要的差别是它能耐受瞬间特大电流(瞬态功耗可高达120倍).一般用于防止电网浪涌电压的危害.例如p6ke200,击穿电压200v(1ma),额定功耗5w,瞬间反向电流2.1a的时候压降285v,瞬态能耐受600w峰值脉冲功率.如果我把它这样使用:220v市电整流,加到电容上,成300v,再经过一个6.8k电阻,接到瞬态电压抑制器p6ke200上,形成200v稳压电源,公一个200v10ma的负载使用.是否可以?
如何减少高频变压器的漏感?各位开关电源高手,我想请教一个问题,如何减少开关电源高频变压器的漏感?我自己搞了几个用top芯片制作的开关电源,效果就是不怎么理想,电路可以肯定没有问题,就是变压器绕制老是不行,电感量也已经按照“top”芯片资料上提供的参数,不是电源ic过热,就是吸收的tvs(p6ke200)很烫,甚至还有少坏输出整流管的,而我的电流只有整流管的实际电路1/3,这是什么原因,我又该怎么去解决?在这中间,我测量变压器的漏感,基本上都是超出top芯片提供的数据,而且,我最近用tny256做的电源,用的是ee16磁芯,初级电感正确(用132圈,1760uh),短接次级(我次级输出9v,用0.36的线绕12圈),测初级的漏感有470uh(提供的参考数据是40uh左右),肯定不可以正常使用了。各位高手,哪位可以告诉我问题出在什么地方?还有什么东西决定漏感的大小,一般我们计算输出电压和输出次级的圈数比是多少?怎么计算?有哪个网站可以提供这些数据的?谢谢啦!
关注应该是与电路的频率和变压器有关,关注中。r3,r4,c4 用一个p6ke200就应该可以了,d5怎么能用1n4007这种普通管子?应该用超快恢复才对吧!