《ICE2X系列晶体管在分离式开关电源中的应用手册》由会员分享，可在线阅读，更多相关《ICE2X系列晶体管在分离式开关电源中的应用手册（31页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、ICE2X 系列晶体管在分离式开关电源中的应用手册电源管理与应用目录工作原理 3保护功能 9过载和回路保护（图 6） 11在软启动时的过压保护（图7） 12频率响应 13设计步骤 14输入整流桥 15确定输入电容15变压器设计17电感 18绕组设计 19输出整流器21输出电容 22输出滤波器23反馈端的 RC 滤波器 23软启动电容24VCC 电容 25启动电阻 25嵌位网络 26损耗的计算27开关损耗 28传导损耗 28调节回路 29调节回路原理30零极点的传输特性31工作原理ICE2AXXX系列是用来构造一个反激式逆间断或连续电流模式，控制电路有固定的频率。集成的CoolMOS晶体管的占空
2、比被控制来保持输出电压的稳定。图 1 说明了输入电压，逆变换器的初次级电流，如第3页所述。当CoolMOSf导通后， 变压器的绕组的初始状态处于正向电压。次级的整流二极管处于反向偏置，所以 不导通。因而没有电流流过二次绕组，在这个阶段里，能量是被储存在初级绕组 的磁性电感里，而变压器可以被看作一个串联的电感。 图1表明在CoolM。/体 管导通时，初级电流有一个线性增长。当它关断时，电压反向加到变压器的绕组 上直到这个电压被次级的整流二极管钳位为止。此时，次级的整流二极管开始导 通，而在这个间隔里面，储存在变压器磁铁心的能量就被转移到次级。 在间断传 导模式中，次级电流从其峰值减少为零。在此期
3、间，所有储存在初级电感里的能 量都传送到次级（忽略损耗和初级漏感），然后下一个储存周期开始。考虑到变 压器的匝数比，次级电压反射回到初级绕组并增加了输入电压。由于能量是存储在初次绕组分开的漏电感里面的这样一个瞬时的附加电压会出现在初次绕组。这个电压并没有被次级绕组嵌位。如果反馈电流在下一个开通周期之前没有达到0,转换器将工作在连续的传导模式（如图 2）0注释：当系统转移到连续传导工作时，它的传递函数就变成带有低输出阻抗的双极点系统。既然这样另外的设计原则必须要考虑在初级绕组包括不同的回路和斜坡补偿。工作在不连续传导模式下的电流和电压波形占空比：D0.5占空比：D=0.5Vdc in = Vdc
4、inem是直流输入电压=直流输入电压最小值Vdc IN VDC in min是直流输入电压 直流输入电压最小值Liqhi load Full loadDuty Cycle:占空比D蓝色代表轻载红色代表满载Comparison oi contlnous conduction （CCM） and dlscontinous conduction DCM mode,连续传导模式和间断传导模式之间的比较输入级：如图3所示，交流输入电压被整流桥和小型电容滤波器，整流和滤波。所产生的高频直流电压加到变压器的初级。变压器被带有一个用于精密电流测量的外部感 性电阻（R17）的COOLMOS体管驱动，把高频直流电
5、压斩成高频方波电压。输出级：次级绕组电压被二极管D1,电容C9, C5, C20整流和滤波。输出LC滤波器减少 了输出纹波电压。其他输出电压：其他输出电压可以通过调整转换变压比和输出 级来实现。芯片的供电为了给电容C4充电，偏置绕组的电流由二极管 D2和电阻R8来整流和滤波。这产生了一个加强了 CoolSET ICE2AXX刈区动能力的偏置电压。电阻 R6和R7控制VCC在启动时给芯片供电。齐纳二极管（D4）为了保护芯片而控制芯片的供电电压以防止因为过压引起的损坏。电容 C13过滤掉芯片供电电压上的高频文波。软启动软启动功能在开始时被激活，并且可以由电容C14来调整。除了在开始时候之外， 软启
6、动还在自起动中的每一次重起尝试和当在几个保护功能中的某一个被激活 之后的重起时被激活。这有效地将在起动时加在CoolMOS MOSFET体管，缓冲网络和输出整流器上的电流和电压的的重压减到最小。软启动的特点更多的是帮助最小化输出超调量和防止在开始时变压器饱和。钳位网络钳位网络是由二极管 D3,电阻R10和一个可以控制由变压器漏电感引起的可限制CoolMOS体管的雪崩损耗的尖峰电压在一个安全值的电容C12组成。控制回路电阻R侪DR才目对恒压二极管TL431CLRIC2）来说作为分压器。R4g供给TL431CLP（IC2） 一个最小的电流。这个由电容C侪DC2&成的网络决定了 FG评口562勺角频
7、率。R殷定了控制回路的增益。斜坡补偿电流型控制器变得不稳定只要稳态占空比大于 0.5。为了实现占空比在0.5左右， 电流斜坡需要补偿。斜坡补偿是由电容 C17, C1诉口电阻R19ffl成的网络实现的。纹波的降低电感L5和电容C23IIJ弱了由初级电流波形的基波和谐波频率波动引起的微分模式发射电流。开关电源计算软件FLYCALFLYCA是一个优秀的包含所有开关电源简单计算所需要的方程式的对照表。FLYCA包含所FLYCA在这本应用手册里有相应的计算实例。你只需要输入在你要在FLYCA应用的主要参数并且按照计算实例所说的原理要点一步一步来就行了有和在实例中使用的有同样编号的方程式。Circuit
8、 Diagram:电路图保护功能图4中显示的方框图展示了保护单元的内部功能。比较器C1, C2, C3和C4比较软启动和反馈引脚电压。连接到比较器输出的逻辑门确保信号的结合和使误差门 插销能够安装。图5展示了作为电源电压的功能在CoolSET的VSS出现过电压的情况下，ICE2AXXX勺VSSffi反馈引脚电压VFB之间的关系。过载和开路保护反馈电压超过4.8v （VFB而软启动电压在 5.3v （VSS以上（软启动已完成） （t1 ）。在5us的延时之后，CoolMOS关断（t2）。VC端的电压减少到8.5v （t2）控制逻辑停止（t3 ）启动电阻控制着VC配容（t3）在VC电压超过13.5
9、v后工作伴随着软启动重新开始（t4 ）图7下面图6过载和开路/正常负载图8在软启动期间的过电压保护反馈电压（VFB超过4.8v而软启动电压在4.0v以下（软启动阶段）（t1 ）VCCf脚的电压超过16.5v （t2）CoolMOS立即被关断（t2 ）VCCT脚的电压减少到8.5v （t3）控制逻辑停止启动电阻控制VC电容（t4）工作在VC电压超过13.5v跟随着软启动再次开始（t5 ）图9图10图11频率缩减震荡器的频率取决于反馈脚的电压。在一个1.75v电压以下，频率减少为21.5KHZ。由于这个频率缩减，在低负载条件下的电压损耗可以很有效的减少。这是根据图12所示得出的。图12设计步骤对于
10、确定回扫转换器和工作在间断电流模式下的ICE2AXXXJ频率 步骤定义输入参数范例最小交流输入电压 VAC min90v最大交流输入电压 VAC min264v频率50hz最大输出功率 POUT max50w额定输出功率 POUT nom40w输出电压VOUT16v纹波电压VOUT Ripple0.05v映像电压VRmax120vVDC IN RippleVDC IN Ripple估计效率直流纹波电压30v辅助电压12v增益GC1使用 CoolSETICE2A365对于回扫转换器中的整流和储能电容没有什么特殊的要求。足额定的功率和使电源符合要求。最大输入电压这些元件将被用来满7方程50印尸内
11、二二5网2 0.85输入整流桥（E3R1)ACRMS =而p= LQ9*90rg 6方程2最大直流输入电压确定输入电容方程3空载时最小峰值输入电压DCminPK = iCnoin -以址M =90外汇= 127尸方程4EC mti =DC aim PK 一 Rifple程 5 我们 设定纹叫二127一兴炉= 9730v计算每半个周期的放电时间arcmin1 +9097/1arcmi127y7叮1 i /. /mj90C3放电所需要的能量=59匹= 0.4 6网JJ计算输入电容值方程72J%，ic ruinPf -rCminCN 二2 0,46 匹161W 940 所- = B6.9/F方程作为
12、选择输入电容的一条原则要满足输入电压2pF/W230V1 pF.W85V 270V2 3.F/W,5913竺三177好甲输入电容的计算从铝电解电容数据手册中选择一个电容下面的几款电容可供参考 对于85度时使用 Series B43303- 200011life timeB43501-.10000hlife time对于105度时使用 Series B43504- 3000hlife timeB43505- 5C00hlife timelife time 表示寿命150|lF 400V我们根据方程8选择一的电容口 口,、2 P46跖29昨-= IOOK150/F那些特殊的要求用来控制时间、包括周
13、期跳变或者其他影响最小直流输入电压和 电容时间的因数也应该根据这点来考虑。变压器设计（TR计算初级线圈的峰值电流:上11UX120K-=Oh55120F+L00r方程10ar _ 匕 rpr 一 友2 %二士乜;为6月皿 100F 0.55方程10b_ T JiaiixLRMS LPK V 一1F = 092H方程11计算初级在最大占空比限制下的电感值10,55.ioor口rTnjTC OC IF1EL? =-豆 f =：= 253/jJf216.4-100 *10 Ji方程12选择磁心型号L。，Material = N27 k= 111 nHs = 075 mmAe = 52 mm2An =
14、 6 1 mm k = 57r5 mm初级线圈的圈数可以由下式计算:233/fH = 477 turns11L凶方程13我们选择线圈匝数为46匝次级线圈的匝数由下式计算：Np*U%UT + FDIODE)2VJ =方程46,|16+0$/j 120T;6 46我们选择为7匝辅助线圈匝数的计算：.Vr、忆百+%皿口口J有=y* R naax方程Ns15463 + 0W1120P16-20 为:我们选择为5匝确认初级电感，峰值电流，最大占空比，通量密度和间隔。方程Lj, =462-111 = 235PjS max0.5 心了Duns丁十皿口口Ks依十0即）竺=何Lp *%仁 Jiz* DCtuLti23“凶2”闫100H七 =0,53空也220当里=0.4
