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1、1Flyback Modify Reportyanyangjun Modify 要求(1).INPUT 90264Vac Duty=0.5OUTPUT 12Vdc 1A f 操 =50KHZOVP 14.617VOLP 3A4A一. 變壓器設計常用公式的導出(1).e=N(d/dt)=L(di/dt)I=HL/NB=/Ae =Ag*Be=L(di/dt)edt=LdiJ=e*I*dt=L*I*dtJ=(1/2)L*I2EI=NAg(dB/dt)*H(lg/N)(1/2)LI2=(1/2)AgBHlgHLg=NI(2).(1/2)LI2=(1/2)AgBNILI=NI=Hlg/N2L*(H2L2
2、/N2)=(AeLe/)*(H)2L=N2*0r*(Ae/Le)=ALN2J=(1/2)LI2=(1/2)L*(Hlg/N)2J =AelgHdB=Aelg(B/)dB=(Aelg/2)B 2(1/2)L(Hlg/N)2=(Aelg/2)B2(Hlg/N)2L=(Aelg/)B2L=N2Ae/lgLg=0N2Ae/L二. flyback 的 IPK 的確立(1)Iavg*(1-D)=(IP2-Iavg)DIavg=IP2*DutyIP2IP1IavgD 1-DIPK2(2)不連續模式(完全傳遞能量) 連續模式(不完全傳遞能量)(3)IPK 的設計Ib=IAG/DutyIR=2(IPK-Ib)假
3、設:IPK=3IaIa+2(IPK-Ib)=IPKIa=(1/3)IPKIPK=3IbPIN=Pout/ Ib=IAVG/DutyIAVG=PIN/VIN(4).flyback Vo/Vp=1/(1-D)*(NS/NP) flyback Vo/Vp=(1/D)*(NS/NP)(5).實際參數的計算A.原變壓器:初級圈數為 108T 反饋繞阻為 9T次級為 18TNS=【 (Vo+Vd)(1-Dmax)NP】/【Vs(min)Dmax】NS=【 (12+1)(1-Dmax)108】/【(127-20)*0.5 】=12T (取 13T)N 反饋繞阻,由於該電路用 UC384X 作為 PWM 調制
4、,取反饋電壓為數(14V15V)N 反=【15*(1-0.5)*108】/【(127-20)*0.5 】N 反=13.8TB.橋式整流器的設計:進行 BD1 的設計時注意三點:a.最大順向電流容許值 IF,此值應為計算出來的穩態電流二倍,若己知效率則為:PIN(max)=Pout/=12W/0.75=76WIin(max)=PIN(max)/Vin(min)=16W/90=0.17即選擇為:IF=0.17*2=0.34Ab.峰值遞向電壓.由於輸入部分整流器都是工作在較高電壓狀態一般選取 600V 以上.c.考虙突波電流容許值 ,在開機的一瞬防止過大的電流而損壞橋式整流器.C.電晶體的選擇IPK
5、IaIaIbIAVG31.VCE 反向電壓:Flyback 在工作時其在 off 時 VDC 兩端的電壓為次級繞阻折合過來的電壓,NVS 與一次側漏感及 Bulk 電容之電壓總和 2.IPK 的選擇在設計變壓器的公式中有推導出3.一般在選擇時應注意:a. 一般常用 P 溝道增強型 MOSFETb. RDS(ON)阻值應盡可能較小c. tr ton tf 上升 開啟 下降時應盡可能快d. trr 反向恢復時間應較快e. ciss 輸入詰電容應盡可能小 防止其所諸存電荐電苛較多影響開啟與關閉時間D.OVP 電路的設計a. 選擇其穩壓管的穩壓值及 IZ 電流b. 選擇其可控硅(SCR)c. 計算 S
6、CR 的觸發電流d. 設計要求為:1. 穩壓為 14.616V2. IGK 為 20mAR=14V/20mA=700四.回授部分電路剖析(1)認識高低通電路:由此圖導出傳遞系數; 4|A|XC=1/jwc f=1/2 LC XL=jwlAV=Vo/Vi=（ 1/jwc）/【R+（1/jwc） 】=1/ （1+jwRc）W 稱為倍號的角頻率 W=2f復數的定義:A=a1+ja2 A=|A|cos+j|A|sin|A|= a12+ a22 =|A|(cos+sin)=arctg(a 2/a1) A=|A|fH=1/2RCAV=1/【1+j(f/fH)】|AVH|=1/ 1+(f/fh)2H=-ar
7、tg(f/fh)(2).高通電路AV=R/【R+ （1/jwc ） 】AVL=1/【1-j（fl/f） 】疊加定理運用同相比例 AV=1+(Rf/R1)- 反相比例 AV=-(Rf/R1)+1.首先令 V2=0 那麼圖上V0= -(Rf/R1)V12.然後令 V1=0 則就成為一個同相比例放大器Vp=【R 4/(R3+R4)】V 2V0”=【 1+(R2/R1)】Vp=【 1+（R 2/R1） 】 【R 4/(R3+R4)】V 2也即:V 0=V0+V0”=-(R2/R1)+【1+ （R 2/R1） 】 【R 4/(R3+R4)】V 2(4).低通濾波器VPV1R2R1 R3 a1a2R4V2
8、5根據圖列出其傳遞函數A(S)=V0(s)/VS(s)= -【(Zf(s)/Zi(s)= -【R(1/SC)】/【R+(1/SC)】 /R1=1/(1+SCR)（-R/R1）= 【1/(1+SCR) 】Aup式中 Aup=-(Rf/R1) 可以看出具通常電壓放大倍數隨電路而變,若用復數頻率jw=S 同時令 Wn=1/Rc=2fnA=V0/VS=1/【1+j(f/fn)】Aup其 fn 稱為指征頻率, 其由 RC 所決定,由幅頻特性可知,當 f=fn 時, 則 |Au|=1/ 2 Aup 故該電路的截止頻率為fc=fn=1/2RC對數幅頻特性曲線根據(1)式可得幅頻特性為2olgAu/Aup=2
9、olg【1/ 1+(f/fn)2 】由上式可作幅頻特性如圖:當 f=fn 時其為轉折頻率 . 當 ffn 時為轉折頻率當 ffn 時,特性曲線按 -20DB/+倍頻斜率衰減, 因此對頻率大於 fn 的信號或高頻信號能有效被抑制(5).頻率補償電路2olgAu/Aup(dB)V0Rf=RR1VI0RC-3-10-20-300.1 1 10 1026Vref=R2/(R1+R2)*Vout(a)回路的電壓增益TV(S)=KDGVC(S)GEA(S)fc=1/2RCAv=【R+1/jwc】/【R 1R2/（R 1+R2） 】=【（1+jwcR ）/jwc 】/【R 1R2/（R 1+R2） 】=【（
10、1+jwcR）/jwc】*【R 1+R2/（R 1R2） 】Ar=【R+1/jwc】/jwc2/【R 1R2/（R 1+R2） 】=【（ 1+jwcR）/jwc】/jwc2GVCKDGEATVV0V0R1R22.5Vref R1 2 2.5Vref refR1R2Voutout R1 2 2.5Vref refVO7/【R 1R2/（R 1+R2） 】(b)for a 圖 頻帶寬 高增益 a 低頻率頻帶寬 高增益 a 低頻率fcv -2PM=900-1|GEA|TV|GVD|tfzfpfcv-1-1ttPM=900120Hz|GEA|Gvd|TV|-1-1PM=900tttfPfz-1fp12
11、0HZ8for b 圖Inrush Current 線路分析一.Inrush Current 產生之原因分析電源供應器在開機之瞬間,由于濾波電容之充電,交流回路上呈現非常低之阻抗,其大小約等于濾波電容器之 ESR 值,這樣在開機瞬間將會有很大之突波電流產生.此突波電流有時甚至超過上百安培,具有很大之危害性.二.Inrush Current 之危害分析由於開機瞬間 Inrush Current 高達數十安,甚至數百安,因此它的危害性是不言而喻.首先,如果它的能量超過保險絲的額定工作能量 I2t,則會使得保險絲熔斷,而使電源無法工作,其次,由於它有很高的電流峰值,可能使整流橋,開關電晶體,clam
12、per 線路上的半導體等元件燒毀.最後,它還可能造成很大的雜訊干擾而影響使用共同電源的其它電子設備.三.Inrush Current 之抑制技術由於 Inrush Current 之種種危害性.因此必須對其進行抑制.以達到安全值乃為勢在必行.一般目前常用的方法有以下三种:a.在輸入線上串入 Thermistor.b.在輸入線上加入由電阻一閘流体(SCR 或 TRIAC 組成的保護裝置).c.使用繼電器 RELAY.由於第三种方法中加入繼電器后成本很高且線路復雜,雖然它有低消損,高效率之優點.但目前我們公司普通的開關電源中基本沒有使用此种方法.因此,下面著重就前面兩种方法作詳細的探討說明.1.使
13、用 Thermistor 來抑制 Inrush Current 之技術(見圖 7)Thermistor 通常稱之為熱敏電阻,又稱 NTC 電阻,由於它具有負溫度特性.即當電阻上的溫度升高時它的阻值會降低,利用這種特性來抑制突波電流,在要求不是很高的情況是一种挺實用之方法.(1)其工作原理如下:把 Thermistor 串入交流線源或橋式整流器的直流江流排上. 當電源供應器開机瞬間,由於 Buck-CAP 充電,輸入線上之阻抗約為電容之 ESR 與Thermistor 之阻抗和.即(ESR+R RT,這樣,就不會因阻抗過低而產生很大的突波電流.隨著電阻溫度之升高.其阻值迅速下降至最低水平.這樣,
14、當 Buck-CAP 充滿電荷之后,不會因熱敏電阻的存在而產生太大的消耗,因此對電源之效率起到一定的保証作用.但不論熱敏電阻在正常工作時電阻再小,還是有阻抗存在.因此,在一定意義上它還是影響著電源效率之提高.(2)熱敏電阻之選擇與設計.熱敏電阻常溫時的阻抗由下式決定:Vdc(max)Is其中 Rs 為熱敏電阻常溫時的最小阻值. V dc(max)為輸入最大直流電壓.Is 為客戶 SPEC上規定的 Inrush Current 之最大值.我們在選擇熱敏電阻時,希望它在溫度升高后阻值越低越好.以減少消耗,同時注意其電流額定值要大于或等于最大輸入電流值 Iin(max)附:對圖 7 Inrush C
15、urrent 線路之計算 .Rs=9假設客戶 SPEC 要求在 High Range 輸入時, Inrush Current 不得超過 40A.效率=70%,PF=0.8,Vdc(max) 2 2642Is 40Po 60 PFV in(min) 900.70.8注意:我們在以上計算 Thermistor 之阻值時,未考慮電容之 ESR 及整流橋等元件之阻抗,因此實際選用時其阻值可以比計算值略小,但其額定電流值須大于 1.08A,一般為 Is的 2-5 倍左右 .2.使用 TRIAC -RESISTOR(OR SCR)來抑制 Inrush Current 之技術(1) TRIAC 之介紹TRIAC 稱為閘控開關,或稱為閘流體,它有三個极,見圖,分別為 MT1,MT2 和 Gate.它是雙向阻擋閘流體,當 G 极臅發導通后, 若MT1.MT2 极之間加偏壓,則有電流 在其中流通,注意它是雙向導通的.(AC.DC
