淺析反激式隔離開關(guān)電源
淺析反激式隔離開關(guān)電源
前言
生活中見到的絕大多數(shù)用電器正常運(yùn)行過程的工作電壓需求都是DC直流電壓，而且是低壓，主要原因?是許多電子元器件和設(shè)備的設(shè)計(jì)都是基于直流電。例如，二極管、三極管、晶體管、集成電路等電子元器件都是在直流環(huán)境下表現(xiàn)最佳?；并不是所有用電器都需要降壓使用，但大功率用電器通常需要降壓啟動(dòng)。降壓啟動(dòng)主和使用要考慮到?大功率的用電器，以減少啟動(dòng)時(shí)的電流沖擊和壓降的原因，以達(dá)到保護(hù)用電器及其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和能量傳遞效率。
?由此，電源模塊便是電力電子系統(tǒng)工程中最常用的元件組合體之一，也是最重要的能量傳遞載體。
SCH構(gòu)成
圖一所示是電源模塊拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)原理圖,屬于完整的典型的隔離變壓器反激式開關(guān)電源。按照電流流向，主要構(gòu)成依次有交流輸入IN(AC-)—二極管整流橋堆—380V濾波電容—電源芯片啟動(dòng)電路—整流濾波電流檢測(cè)電路—RDC尖峰吸收保護(hù)電路—電源芯片二次供電回路（限流電阻，整流二極管，濾波電容）—場(chǎng)效應(yīng)開關(guān)管極其驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路—場(chǎng)效應(yīng)開關(guān)管電流檢測(cè)回路—反激式隔離變壓器—輸出整流肖特基二極管—整流輸出檢測(cè)回路—∏型濾波電路—TL431精密穩(wěn)壓器—光耦隔離反饋電路及OUT(DC),主要組合模塊在圖中做標(biāo)記圈出。
電路解析
為了滿足輸出需求，這些主回路和分回路按照運(yùn)行邏輯處理信號(hào)，使電路有條不紊的工作。輸出端連接不同的負(fù)載，需求的工作條件也不一樣。從節(jié)能角度出發(fā)，現(xiàn)代電子電路中對(duì)于工作頻率的追求將會(huì)一直在不斷增加，因?yàn)樵黾宇l率可以提高電能的轉(zhuǎn)換效率。開關(guān)電源作為電能傳遞的關(guān)鍵組合模塊，提升其能量轉(zhuǎn)換效率自然而然變得具有意義非凡。實(shí)際上，市場(chǎng)上對(duì)開關(guān)電源之性能也做了一些要求，其中80PLUS是對(duì)高性能開關(guān)電源提出的必須達(dá)標(biāo)條件。
圖一是反激式隔離變壓器開關(guān)電路，T1和Q1一起構(gòu)成一個(gè)自激(或他激)式的間歇振蕩器,從而把經(jīng)過整流濾波輸入的直流電壓調(diào)制成一個(gè)高頻脈沖電壓，起到能量傳遞和轉(zhuǎn)換作用。在該電路中, 當(dāng)Q1導(dǎo)通時(shí), T1把電能轉(zhuǎn)換成磁場(chǎng)能儲(chǔ)存起來,當(dāng)Q1截止時(shí)則釋放出來。這是這種反激式電路運(yùn)行的機(jī)理。由此看出，開關(guān)管的輸出性能決定著變壓器輸出的能量大小。 通常有三種方案可以實(shí)現(xiàn)，方案一是脈寬調(diào)制（PWM）調(diào)速法又稱為三角波調(diào)制法，它是通過改變脈寬調(diào)制技術(shù)即調(diào)制驅(qū)動(dòng)電壓的占空比，來控制輸入電壓的有效值，通常用正弦波（調(diào)制波）調(diào)制三角波（載波）的方法來實(shí)現(xiàn)脈寬調(diào)制的目的；方案二是變頻調(diào)制法，通過改變控制電源的頻率實(shí)現(xiàn)調(diào)速，適用于頻率可調(diào)的控制系統(tǒng)；方案三是綜合方案一和方案二，即設(shè)置合適的頻率然后調(diào)整不同的占空比，就可以實(shí)現(xiàn)輸出不同的電壓值。
元件選型
顯然此處的Q1是作為開關(guān)性能被應(yīng)用，必須滿足頻繁開啟。因?yàn)殚_關(guān)管的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在周期內(nèi)開啟和關(guān)閉都存在較大的能量損耗，而且處于開關(guān)應(yīng)用的特性時(shí)，開關(guān)損耗是最主要能耗形式，由能量守恒原則，較快較短的開關(guān)時(shí)間，意味著才能實(shí)現(xiàn)更高效率能量轉(zhuǎn)換。另一方面，作為驅(qū)動(dòng)波形希望有足夠高的占空比，以實(shí)現(xiàn)更高占比的開啟時(shí)間，即增加開關(guān)管周期內(nèi)的導(dǎo)通時(shí)間，這個(gè)過程意味著存在較大的電流熱效應(yīng)。高效率的電路其實(shí)就是對(duì)熱量的控制，根據(jù)能量守恒原則，電路中的熱能全部來自輸入的電能。 綜合以上，在此類用途的電路中開關(guān)管元器件的選擇必須結(jié)合不同的情況具體分析。
CMF65R140電性特征
伏安特征值
CMF65R140是Cmos推出新一代650V功率超結(jié)MOSFET，可用于數(shù)據(jù)中心服務(wù)器電源、太陽能（PV）功率調(diào)節(jié)器、不間斷電源系統(tǒng)（UPS）和其他工業(yè)應(yīng)用。
CMF65R140是一款支持續(xù)漏極電流（ID）24A，脈沖電流（IDM）高達(dá)96A的650V器件。該款元器件提供2660pf的結(jié)電容CDS，可有效緩和降低電源應(yīng)用中功率回路的振蕩現(xiàn)象。得益于對(duì)開關(guān)電源模塊的深刻理解，該元件能夠更為好的成為現(xiàn)代高速電源應(yīng)用的理想之選。
封裝形式
該款新器件采用四種封裝形式，實(shí)現(xiàn)了各種項(xiàng)目設(shè)計(jì)的兼容性。
為滿足市場(chǎng)需求，Cmos將繼續(xù)擴(kuò)大其產(chǎn)品陣容并幫助提高電源和電源系統(tǒng)的效率。
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