PAGE通用設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)范編碼：版本：V1.0密級(jí)：ENP研發(fā)部執(zhí)筆人：頁(yè)數(shù)：一次電源模塊輔助電源設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)模板

目錄TOC\o"1-3"\h\z目錄 3前言 61.目的 73.專(zhuān)用術(shù)語(yǔ) 74.引用/參考標(biāo)準(zhǔn) 75.一次電源輔助電源設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)模板 85.1一次電源輔助電源基本設(shè)計(jì)流程 85.2輔助電源規(guī)格書(shū) 95.3設(shè)計(jì)計(jì)算的輸入輸出條件 95.4EMC電路的設(shè)計(jì) 95.5輸入過(guò)欠壓電路和啟動(dòng)電路設(shè)計(jì) 115.5.1輸入欠壓電路設(shè)計(jì) 115.5.2啟動(dòng)電路設(shè)計(jì) 135.6PWM芯片外圍電路的設(shè)計(jì) 135.6.1PWM的外圍振蕩電路設(shè)計(jì) 135.6.2PWM芯片的電源和基準(zhǔn)源去耦電路設(shè)計(jì) 145.6.3PWM芯片的軟啟動(dòng)電路設(shè)計(jì) 155.6.4PWM芯片的斜波補(bǔ)償電路設(shè)計(jì) 155.6.5PWM芯片的輸出驅(qū)動(dòng)及電流取樣電路設(shè)計(jì) 165.7輔助電源變壓器設(shè)計(jì) 175.7.1DCM模式變壓器設(shè)計(jì) 175.7.2CCM模式 185.8環(huán)路設(shè)計(jì) 205.8.1隔離控制型電路的環(huán)路設(shè)計(jì) 205.8.2不隔離控制型電路環(huán)路的設(shè)計(jì) 245.8.3其它影響環(huán)路的因素 255.9功率器件的設(shè)計(jì) 255.9.1選取MOSFET 255.9.2副邊整流二極管選取 265.10輸出電路的設(shè)計(jì) 275.10.1輸出電解電容的選取 275.10.2輸出瓷介或其它電容的選取 285.10.3濾波電路 285.10.4輸出二次穩(wěn)壓 295.11吸收電路及其它特殊要求電路的設(shè)計(jì) 305.11.1開(kāi)關(guān)管吸收電路的設(shè)計(jì) 305.11.2整流二極管尖峰吸收電路的設(shè)計(jì) 315.11.3光耦的設(shè)計(jì) 315.11.4基準(zhǔn)源431的設(shè)計(jì) 335.12安規(guī)設(shè)計(jì) 345.12.1安規(guī)等級(jí)的確定 345.12.2安規(guī)器件 345.12.3安規(guī)要求的電應(yīng)力和熱應(yīng)力 355.12.4其它安規(guī)要求 355.13測(cè)試驗(yàn)證 355.14結(jié)束 36PAGE321.目的本模板是為了規(guī)范一次電源模塊輔助電源的設(shè)計(jì)計(jì)算，包括輔助電源變壓器的計(jì)算、環(huán)路的計(jì)算和部分功率器件的計(jì)算，規(guī)定輔助電源電路主要部分的設(shè)計(jì)方法、基本原則和流程。2.適用范圍3.專(zhuān)用術(shù)語(yǔ)輔助電源：本模塊所指輔助電源包含一次電源的整流模塊輔助電源、監(jiān)控模塊輔助電源、其它一次電源產(chǎn)品模塊的輔助電源。單端反激：本設(shè)計(jì)模板是針對(duì)單端反激型電路拓樸進(jìn)行的。

5.一次電源輔助電源設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)模板 本模板僅作為一次電源輔助電源設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)參考模板。根據(jù)輸入輸出溫度等條件，確定最大輸入輸出功率、拓樸、工作模式、開(kāi)關(guān)頻率、最大占空比、PWM芯片輸入濾波網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，關(guān)鍵點(diǎn)EMC的設(shè)計(jì)與處理關(guān)鍵點(diǎn)EMC的設(shè)計(jì)與處理是，但主輸入已有濾波網(wǎng)絡(luò)是，且為單獨(dú)輸入否輸入過(guò)欠壓保護(hù)電路（規(guī)格書(shū)有要求時(shí)）和啟動(dòng)電路的設(shè)計(jì)PWM芯片外圍電路的設(shè)計(jì)根據(jù)輸入輸出溫度等條件，確定最大輸入輸出功率、拓樸、工作模式、開(kāi)關(guān)頻率、最大占空比、PWM芯片輸入濾波網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，關(guān)鍵點(diǎn)EMC的設(shè)計(jì)與處理關(guān)鍵點(diǎn)EMC的設(shè)計(jì)與處理是，但主輸入已有濾波網(wǎng)絡(luò)是，且為單獨(dú)輸入否輸入過(guò)欠壓保護(hù)電路（規(guī)格書(shū)有要求時(shí)）和啟動(dòng)電路的設(shè)計(jì)PWM芯片外圍電路的設(shè)計(jì)輔助電源變壓器的設(shè)計(jì)環(huán)路的設(shè)計(jì)功率器件的設(shè)計(jì)與選取輸出電路的設(shè)計(jì)吸收電路及其它特殊要求電路的設(shè)計(jì)可解決不可解決測(cè)試驗(yàn)證結(jié)束不合格合格對(duì)EMC要求輔助電源規(guī)格書(shū)安規(guī)的設(shè)計(jì) 5.2輔助電源規(guī)格書(shū)在進(jìn)行輔助電源設(shè)計(jì)之前,必須有按照<一次電源輔助電源規(guī)格書(shū)模板>要求和基本格式完成的并經(jīng)過(guò)需求方、設(shè)計(jì)方和其它相關(guān)人員評(píng)審?fù)ㄟ^(guò)的相應(yīng)輔助電源的規(guī)格書(shū)。 5.3設(shè)計(jì)計(jì)算的輸入輸出條件 根據(jù)輔助電源規(guī)格書(shū)要求，確定以下設(shè)計(jì)計(jì)算必須的條件：輸入電壓范圍，是否需要輸入過(guò)欠壓保護(hù)。輸出路數(shù)、各路電壓整定值及其波動(dòng)范圍、各路輸出額定電流及最小固定負(fù)載。輔助電源工作的環(huán)境條件（主要為工作溫度范圍）。是否規(guī)定了輔助電源開(kāi)關(guān)頻率。對(duì)輔助電源的成本和面積（體積）要求。根據(jù)上述已知條件，進(jìn)行如下工作和計(jì)算：拓樸選取。在一次電源輔助電源中，根據(jù)簡(jiǎn)單可靠、低成本、電路成熟度等方面考慮，建議選取反激式電路拓樸。在確定選取反激式電路拓樸后，根據(jù)輸入電壓范圍、輸出功率大小、面積（體積）要求、工作溫度范圍、成本等因素綜合考慮，選取采用斷續(xù)工作模式還是連續(xù)工作模式；選取PWM芯片；如未給出開(kāi)關(guān)頻率的，要確定開(kāi)關(guān)頻率；同時(shí)根據(jù)所選取的PWM芯片、電路工作模式和需求確定最大占空比。輸入輸出功率計(jì)算。估算電路效率，一般來(lái)講，反激式電路拓樸的效率為η=65%~70%左右。計(jì)算輔助電源的輸出總功率：輸出總功率為各路輸出功率總和加上輔助電源自身饋電支路的功率。輸入功率的計(jì)算：PIN=PO/η（當(dāng)各路輸出（主路除外）均有二次穩(wěn)壓電路時(shí)，建議η取65%，一般情況下，可取η=70%。） 5.4EMC電路的設(shè)計(jì)對(duì)于輔助電源來(lái)講，EMC也是其重要的組成部分，特別是像監(jiān)控輔助電源是單獨(dú)輸入的，就必須有完整的EMC輸入濾波網(wǎng)絡(luò)；對(duì)于有輸出外接的或間接外接可能對(duì)EMC造成影響的相應(yīng)路輸出，也應(yīng)有一定的EMC網(wǎng)絡(luò)對(duì)輸出進(jìn)行處理。而對(duì)于AC/DC或DC/DC模塊，因其輔助電源輸入點(diǎn)一般均接在主電路的輸入EMC濾波網(wǎng)絡(luò)之后，故不用單獨(dú)為輔助電源進(jìn)行輸入EMC濾波網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，只需對(duì)電路關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行處理，同時(shí)對(duì)有EMC要求的特殊輸出路進(jìn)行處理就可。對(duì)于單獨(dú)輸入的輔助電源，針對(duì)ESD、SURGE、EFT要求，應(yīng)在輸入端口處應(yīng)設(shè)計(jì)一放電電阻和電解電容，放電電阻設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意對(duì)應(yīng)電阻型號(hào)所能承受的最大電壓、瞬時(shí)功率及放電速率能否滿足要求。電容電解主要是針對(duì)SURGE和EFT設(shè)計(jì)，從目前監(jiān)控EMC實(shí)際試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，1KV及以內(nèi)的SURGE采用相應(yīng)電壓檔的22uF或47uF的電解電容就能承受住。采用瞬態(tài)抑制二極管或壓敏電阻方式也可以防一定水平的SURGE，但其性價(jià)比及可靠性遠(yuǎn)不及電解電容。對(duì)于傳導(dǎo)和輻射，其濾波網(wǎng)絡(luò)采用典型的輸入濾波網(wǎng)絡(luò)（如下圖所示）進(jìn)行處理，對(duì)于要求過(guò)（IEC55022）CLASSB級(jí)，一般要有二級(jí)或更多級(jí)的濾波網(wǎng)絡(luò)，PGNDC1PGNDC1C2C3L1C4C5C6L2C7C8C9L3C10IN+IN-OUT+OUT-由于目前以我們的技術(shù)水平，無(wú)法在測(cè)試前就能預(yù)知噪聲源的位置、噪聲源的大小、傳播途徑等關(guān)鍵因素，故只能根據(jù)理論設(shè)計(jì)（包括仿真）和以往的經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合先大致設(shè)計(jì)一個(gè)相當(dāng)?shù)臑V波網(wǎng)絡(luò)，然后根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行參數(shù)調(diào)整和器件增減，在設(shè)計(jì)和調(diào)試中，對(duì)于電感和電容的選取，要注意幾個(gè)關(guān)鍵因素：所選磁芯（或磁環(huán)）的材料對(duì)應(yīng)的頻率特性，其組合的頻率特性應(yīng)能覆蓋所需處理的整個(gè)頻率段；所選的兩級(jí)濾波電路的電感量應(yīng)不同，兩個(gè)共模電感的阻抗頻率特性中低阻抗段應(yīng)互相錯(cuò)開(kāi)，并要避開(kāi)干擾較大的頻率段，差模電感的頻率特性要針對(duì)實(shí)際差模干擾情況進(jìn)行設(shè)計(jì)（如果在實(shí)際測(cè)試中差模成分不大，可將差模電感省去）；注意不同X電容和Y電容的頻率特性，在實(shí)際設(shè)計(jì)和調(diào)試中，注意X電容和Y電容的搭配形式，一般情況下端口處的X電容和Y電容要小于其前級(jí)的X電容和Y電容，但在實(shí)際調(diào)試中得出的經(jīng)驗(yàn)是端口處的X電容和Y電容并非越小越好；在具體設(shè)計(jì)和調(diào)試過(guò)程中，可參照《一次電源EMI設(shè)計(jì)規(guī)范》，設(shè)計(jì)和調(diào)試最終目的以能滿足EMC要求但同時(shí)要取得最高性價(jià)比為好。同樣，對(duì)于關(guān)鍵點(diǎn)的EMC設(shè)計(jì)，可參照《一次電源EMI設(shè)計(jì)規(guī)范》中相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行設(shè)計(jì)和處理，需要強(qiáng)調(diào)的幾點(diǎn)如下：變壓器原副邊要加屏蔽層，屏蔽層一般情況下接輸入母線負(fù)；輸入母線負(fù)靠高頻開(kāi)關(guān)功率管處、輸出負(fù)等關(guān)鍵點(diǎn)與機(jī)殼地（大地間）要加Y電容；其它關(guān)鍵點(diǎn)處理，如功率管的尖峰吸收，MOSFET的驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)要合理等。接地點(diǎn)的設(shè)計(jì)和選?。徊季忠侠?，如去耦電容要先靠近騷擾源；芯片的去耦電容要靠近電源管腳；不同電源的地在鋪地時(shí)要互相有隔離帶，不能有交疊；開(kāi)關(guān)管的驅(qū)動(dòng)部分離開(kāi)關(guān)管不能太遠(yuǎn)；等等。走線要規(guī)范合理，如電源線（含輸入和各輸出電源）正負(fù)走線盡量采用耦合走線方式，使其形成的閉合區(qū)間最小；信號(hào)線特別是經(jīng)過(guò)其它干擾區(qū)域的信號(hào)線建議也應(yīng)采用耦合走線方式。在實(shí)際測(cè)試調(diào)試中，先斷開(kāi)輔助電源后級(jí)的各種應(yīng)用電路，然后按輔助電源的各路輸出正常工作電流、最小工作電流和最大工作電流接入相應(yīng)的電阻負(fù)載，分別進(jìn)行測(cè)試或調(diào)試，其傳導(dǎo)、輻射、快速瞬變脈沖、靜電、surge、輸入電壓跌落暫降跳變等EMC指標(biāo)均應(yīng)合格。EMC濾波電感的設(shè)計(jì)除了電感量以外，還要考慮磁芯（磁環(huán)）的材質(zhì)、尺寸、電流大小、繞線工藝等。對(duì)于磁芯（環(huán)）的材質(zhì)，主要考慮干擾的頻率特性，中低頻段干擾較大時(shí)可選用錳鋅材料的磁芯（環(huán)），如果中高頻段干擾較大時(shí)，建議選用鎳鋅材料的磁芯（環(huán)）；電感線徑的大小由輸入最大電流和啟動(dòng)沖擊電流決定，最大電流密率建議在5~10A/mm2(（直流或工頻情況下），磁芯（環(huán)）的大小除由電感量（匝數(shù)）和導(dǎo)線線徑?jīng)Q定外，還與磁芯（環(huán)）頻率吸收特性有關(guān)（影響熱），磁芯（環(huán)）太小可能導(dǎo)致過(guò)熱，太大會(huì)造成成本及體積的浪費(fèi)。繞線工藝對(duì)于差模電感按常規(guī)工藝進(jìn)行就可以，對(duì)于共模電感，兩個(gè)繞組在磁芯（環(huán)）兩邊應(yīng)對(duì)稱(chēng)排列，繞線方式和出線方式應(yīng)保持一致，兩繞組還應(yīng)要有一定的隔離帶，不能有交叉部分。5.5輸入過(guò)欠壓電路和啟動(dòng)電路設(shè)計(jì)5.5.1輸入欠壓電路設(shè)計(jì)一般情況下，輔助電源均無(wú)輸入過(guò)欠壓保護(hù)要求，但對(duì)于輸入范圍較寬的輔助電源，在主設(shè)備或主電路已處于欠壓保護(hù)狀態(tài)，此時(shí)輔助電源可以不工作或沒(méi)有必要工作的前提下，由于輔助電源無(wú)自身欠壓保護(hù)能力而一直在繼續(xù)工作時(shí)，為防止在輸入電壓較低時(shí)輔助電源輸入部分電流應(yīng)力過(guò)大而損壞器件或造成器件降額不足，可以增加一簡(jiǎn)單的輸入欠壓保護(hù)電路，具體見(jiàn)下圖所示。而對(duì)于規(guī)格書(shū)中有明確規(guī)定要有輸入過(guò)欠壓保護(hù)電路的，則可參照整流模塊的過(guò)欠壓電路進(jìn)行設(shè)計(jì)，過(guò)欠壓保護(hù)點(diǎn)必須滿足規(guī)格書(shū)要求且必須有回差保護(hù)。 計(jì)算過(guò)程： D1穩(wěn)壓值可根據(jù)《一次電源輔助電源規(guī)格書(shū)模板》推薦的欠壓點(diǎn)進(jìn)行選取。實(shí)際工作時(shí)欠壓動(dòng)作點(diǎn)電壓為Vd1+Id1*R2。 由于這種欠壓保護(hù)電路欠壓點(diǎn)波動(dòng)范圍與穩(wěn)壓管范圍直接相關(guān)，選取穩(wěn)壓管要考慮范圍是否滿足要求。另外這種欠壓保護(hù)是無(wú)回差保護(hù)，欠壓點(diǎn)應(yīng)該是系統(tǒng)正常工作不太可能遇到的，否則可能會(huì)產(chǎn)生反復(fù)開(kāi)關(guān)機(jī)現(xiàn)象（如：接了電池時(shí)的欠壓）。R2可下面過(guò)程進(jìn)行設(shè)計(jì)：（Id1min可在器件資料中查看。Vd1max為某種型號(hào)穩(wěn)壓管穩(wěn)壓范圍上限值，可在器件資料中查到。） （Izmd1可在器件資料中查看。Vd1min為某種型號(hào)穩(wěn)壓管穩(wěn)范圍下限值，可在器件資料中查到。） 根據(jù)上述公式可確定出R2值范圍，根據(jù)常規(guī)電阻取值初步確定R2取值，再根據(jù)R2可能產(chǎn)生的最大功耗及單個(gè)電阻所能承受的最大電壓確定R2的功率等級(jí)及是否要多個(gè)電阻串并聯(lián)。 （PR2為R2電阻的功率，η為電阻工作時(shí)表面最高溫度下電阻的降額等級(jí)，注意環(huán)境溫度越高，電阻降額要求越大。）電阻功率計(jì)算與選取，按照電阻工作時(shí)表面最大溫度（特別是電阻表面最大工作溫度可能超過(guò)70℃及以上時(shí)）與所選型號(hào)電阻功率降額關(guān)系曲線進(jìn)行設(shè)計(jì)，根據(jù)公司降額要求，還應(yīng)放一定的降額裕量（注：所有后面的電阻功率選取與此相同，不一一表明）。穩(wěn)壓管的功耗按下式計(jì)算：（Vd1max為d1范圍上限值。Ptotd1為某種型號(hào)穩(wěn)壓管最高工作溫度時(shí)的允許功耗，可在器件資料中查到。）為不影響欠壓保護(hù)點(diǎn)，在選取R3時(shí)應(yīng)注意R3>>R2，同時(shí)為保證穩(wěn)壓管漏電流在R3上產(chǎn)生的電壓不導(dǎo)致Q1誤導(dǎo)通，要求： IRd1*R3<VBE(sat)minQ1 PR3=VBE(sat)max2/R3 Q1、Q2可選取普通的NPN三極管，耐壓應(yīng)大于最大的輸入欠壓點(diǎn)，并要滿足相關(guān)降額要求。R1的選?。?min*IbQ1min*R1>=Vdcmin-VceQ1min(?min、IbQ1min、VceQ1min可在三極管器件手冊(cè)中查找到)。5.5.2啟動(dòng)電路設(shè)計(jì) 常用的啟動(dòng)電路如下圖所示：圖中R4根據(jù)最低輸入電壓Vdcmin、芯片的最高啟動(dòng)電壓Vccstmax和控制芯片的最大啟動(dòng)電流Iccstmax設(shè)計(jì)：R4＜(Vdcmin-Vccstmax)/Iccstmax并注意Vdcmin是指能加到R4的電壓，小于要求的輸入電壓值。最高啟動(dòng)電壓和最大啟動(dòng)電流應(yīng)按同編碼下不同器件中最大的來(lái)設(shè)計(jì)。一般情況下,對(duì)于芯片的最大啟動(dòng)電流要放一定裕量,因部分器件手冊(cè)中給定的最大啟動(dòng)電流并非真正意義上啟動(dòng)可能產(chǎn)生的最大電流,而是在一定的條件下的最大啟動(dòng)電流,故設(shè)計(jì)時(shí)要放一定的裕量,建議設(shè)計(jì)時(shí)Iccstmax裕量應(yīng)大于150%以上，即：R4≤(Vdcmin-Vccstmax)/（150%*Iccstmax）對(duì)于R4電阻功率選取，按照下式計(jì)算，并根據(jù)電阻工作時(shí)表面最大溫度與一定的電阻功率降額關(guān)系曲線進(jìn)行選取：PR4>(Vdcmax-Vccmin)2/R4注意：在開(kāi)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，Vcc接近于零，此時(shí)，電阻功耗最大，但時(shí)間延續(xù)長(zhǎng)度為啟動(dòng)時(shí)間。另當(dāng)電路出現(xiàn)故障，反復(fù)開(kāi)關(guān)機(jī)時(shí)，電阻功耗也比正常時(shí)大，此時(shí)是否要讓電阻損壞應(yīng)看需求，例如安規(guī)試驗(yàn)時(shí)電阻早點(diǎn)損壞反有利于保護(hù)后級(jí)其它電路。5.6PWM芯片外圍電路的設(shè)計(jì)5.6.1PWM的外圍振蕩電路設(shè)計(jì)先確定Ct后確定Rt。Ct值同時(shí)會(huì)影響最大占空比。另外，Ct過(guò)小易受干擾，不應(yīng)小于1000P，通常應(yīng)設(shè)計(jì)在2200P到4700P，最大占空比滿足要求時(shí)選較大的電容。同時(shí)，Ct容值的變化會(huì)影響振蕩頻率，應(yīng)采用精度不低于5%的電容，考慮溫度特性，應(yīng)選用NP0材質(zhì)的電容為佳。電阻Rt應(yīng)滿足降額，精度達(dá)到1%即可。以MIC38C43為例，當(dāng)fs=200KHz時(shí)，經(jīng)查下圖所示曲線圖資料，可取Ct＝1800~6000pF，電阻Rt范圍則為1k~4k，假如取CT=3300pF，通過(guò)公式：根據(jù)電阻阻值規(guī)律，就近取Rt=2.7k。同時(shí)由于VREF最大為5.1V,故電阻Rt的最大功率為VREF2/Rt=0.00964W,對(duì)于1/16W及其以上功率等級(jí)的電阻均可適用，貼片封裝可取0603，由于CT上的電壓不會(huì)超過(guò)基準(zhǔn)電壓，取耐壓為10V以上精度為5%的NPO的電容即可。5.6.2PWM芯片的電源和基準(zhǔn)源去耦電路設(shè)計(jì)基準(zhǔn)源必須有去耦電容。去耦電容不可選取過(guò)大，否則會(huì)使5V基準(zhǔn)的上升有過(guò)沖，且上升時(shí)間較長(zhǎng)，VREF建立時(shí)間太慢，影響啟動(dòng)，影響振蕩電路等一些使用5V基準(zhǔn)的功能電路正常工作，推薦選取≤1uF，具體容值可根據(jù)具體電路來(lái)設(shè)計(jì)。如去耦電容太小，則起不了去耦作用。推薦使用0.1uF的電容，不能大于1uF。電源去耦VCC上除了接較大容量的電解電容外，還需有高頻去耦電容。一般采用0.1UF－1UF的電容。對(duì)于電源端的電解電容，一方面是對(duì)饋電支路起正常的平滑濾波作用，另一方面在芯片電源電壓超過(guò)Vccst起機(jī)后到饋電支路電壓上升到當(dāng)時(shí)的Vcc加上二極管壓降Vd1這段時(shí)間內(nèi)補(bǔ)充啟動(dòng)所需的部分能量，使Vcc不致被下拉至關(guān)斷電壓而產(chǎn)生反復(fù)開(kāi)關(guān)機(jī)故障。電解電容的容量基于上述兩個(gè)要求來(lái)設(shè)計(jì)，主要是由啟動(dòng)部分所決定。同時(shí)由于在低溫時(shí)電解電容容量變化較大，必須能過(guò)實(shí)際測(cè)試確定電解電容容量在低溫環(huán)境下各種負(fù)載情況和全輸入電壓范圍內(nèi)輔助電源均能夠正常啟動(dòng)，即在低溫環(huán)境下電解電容的最小容量應(yīng)大于低溫正常啟動(dòng)所需的電容容量并有一定的裕量。5.6.3PWM芯片的軟啟動(dòng)電路設(shè)計(jì)軟啟動(dòng)電路的作用是使輸出脈寬逐步增加，避免對(duì)開(kāi)關(guān)管、變壓器有過(guò)大的沖擊。當(dāng)軟啟動(dòng)的時(shí)間確定時(shí),由于R3的作用是維持啟動(dòng)后C3上的高電壓，通常取100K，充電電流主要來(lái)自芯片1腳，來(lái)自R3的充電電流可忽略，電容容值可近似按下式計(jì)算：C=Icomp*Tsst/(Vcomp-Vd2)Tsst為所希望的開(kāi)機(jī)后PWM芯片脈沖限制延時(shí)時(shí)間。Icomp電流對(duì)C3充電，當(dāng)C3上電壓加上二極管D2上的壓降使芯片內(nèi)部誤差放大器輸出電壓足夠使芯片有脈寬輸出，隨著C3電壓增加脈寬逐步加大，直至電路正常工作。當(dāng)PIN1還連接其它電路時(shí)，還要考慮這些電路的分流作用。由于一般情況下時(shí)間較難確定，故通常C3取0.1UF。D1、D2電壓電流均很小，用普通的二極管即可。5.6.4PWM芯片的斜波補(bǔ)償電路設(shè)計(jì)當(dāng)占空比＞50%時(shí)，應(yīng)考慮使用斜波補(bǔ)償使電流環(huán)穩(wěn)定。根據(jù)二次電源的應(yīng)用情況，推薦使用圖4所示的斜波補(bǔ)償電路。Q1使用高頻小功率三極管，根據(jù)我司的器件平臺(tái)，可選擇2N4401。R2是射隨電阻，確定三極管的偏置，通常取220歐。C2用于高頻耦合，使交流信號(hào)加到PIN3，一般可取1nF至0.01UF。R1與PIN3的采樣電阻確定補(bǔ)償?shù)纳疃?。補(bǔ)償深度取決于采樣到的電感電流的變化率。也可以不接C2，形成直流補(bǔ)償。使用直流補(bǔ)償時(shí)，應(yīng)注意可能對(duì)峰值限流點(diǎn)有較大影響，特別是在要求低溫較低的環(huán)境溫度時(shí)當(dāng)溫度最低、輸入電壓最小、輸出功率最大的情況下輔助電源能否正常工作，輸出是否進(jìn)行限流態(tài)。5.6.5PWM芯片的輸出驅(qū)動(dòng)及電流取樣電路設(shè)計(jì)電流取樣電路推薦使用以下兩種：當(dāng)輔助電源功率較小時(shí)，可采用上圖中（b）所示的電阻直接取樣電路，一般情況下芯片的Isen限流電壓有±10%的誤差，按其下限來(lái)設(shè)計(jì)：Ipkmax*R7≤Visen=0.9PR7>Irmsmax2*R7其中Ipkmax為流過(guò)變壓器原邊的最大峰值電流，Irmsmax為流過(guò)變壓器原邊的最大有效值電流，在設(shè)計(jì)變壓器時(shí)，可計(jì)算出這兩個(gè)值。R7取值時(shí)就考慮電阻自身的誤差及一定的限流裕量，其功率在最?lèi)毫訔l件下應(yīng)有一定的降額裕量。R8和C6主要起濾波作用，這兩個(gè)濾波參數(shù)組成有時(shí)間常應(yīng)遠(yuǎn)小于開(kāi)關(guān)頻率，C6取值應(yīng)適中，既要濾除雜波，又不能使取樣電流波形變異，一般可使用幾百至幾千皮法的電容，具體參數(shù)由調(diào)試確定，C6確定后，R8可使用幾百至幾千歐電阻，其功率由Visenmax2/R8確定，典型取值按C6和R8的時(shí)間常數(shù)為開(kāi)關(guān)周期的1/5~1/15來(lái)取。當(dāng)輔助電源功率較大時(shí)，可采用上圖中（c）所示的電流互感器取樣電路，電流互感器推薦采用1：100的互感器，互感器原邊線徑根據(jù)變壓器原邊最大有效值電流和互感器原邊電流密度取值（取值時(shí)應(yīng)考慮開(kāi)關(guān)頻率大小產(chǎn)生趨膚效應(yīng)的影響）來(lái)確定，副邊線徑為副邊最大有效值電流有關(guān)。一般情況下可采用公司現(xiàn)有器件平臺(tái)上現(xiàn)成有規(guī)格相當(dāng)?shù)幕ジ衅?。D5應(yīng)采用開(kāi)關(guān)二極管。R9為幾百至幾K的電阻，通常為1k。C6和R8取值同前面一樣。芯片的輸出電路即為MOS柵極驅(qū)動(dòng)電路，柵極必須串聯(lián)一電阻（如圖所示R5），阻值幾歐到幾十歐。電阻功率與所選MOSFET的柵源極結(jié)電容容量有關(guān)，可近似按fs*Cgs*Vcc2來(lái)計(jì)算，Cgs的大小可從器件手冊(cè)中查到，開(kāi)通和關(guān)斷時(shí)容量不一樣，可取其大者進(jìn)行計(jì)算。MOS管柵漏極須并聯(lián)一電阻（如圖所示R4），阻值幾千歐到幾十千歐；電阻功耗按Dmax*Vcc2/R4來(lái)近似計(jì)算。5.7輔助電源變壓器設(shè)計(jì)由于一次電源輔助電源電路拓樸一般情況下推薦使用單端反激式電路，其電源變壓器一般分為DCM和CCM兩模式，在設(shè)計(jì)變壓器之前必須確定電路工作模式。5.7.1DCM模式變壓器設(shè)計(jì)當(dāng)確定選用DCM模式后根據(jù)已確定的開(kāi)關(guān)頻率、最大占空比、輸入輸出功率等來(lái)選取磁芯：(J為電流密度，注意單位為A/cm2,Kc為窗口系數(shù)，多路輸出時(shí)插件變壓器一般不超過(guò)0.25，貼裝變壓器一般不超過(guò)0.15)。按磁路面積Ae和窗口面積Ac乘積（注意單位為厘米。）大于Ap來(lái)選擇磁芯尺寸。磁芯材質(zhì)按開(kāi)關(guān)頻率大小來(lái)確定，通常用PC40或相當(dāng)材質(zhì)的磁芯；選取時(shí)注意磁芯材質(zhì)的Bs和Br（特別是高溫時(shí)Bs和Br）。的選取按<Bs-Br且原則來(lái)確定。計(jì)算原邊匝數(shù)Np.計(jì)算原邊峰值電流：根據(jù)以下兩公式：可得出.和.確定氣隙長(zhǎng)度：.再根據(jù)各副邊最大電壓計(jì)算副邊匝數(shù)：.副邊電壓Vsi應(yīng)包含整流二極管導(dǎo)通壓降，帶三端穩(wěn)壓器的還應(yīng)考慮三端穩(wěn)壓器所需的穩(wěn)壓壓降。計(jì)算原邊電流有效值：副邊電流有效值：.根據(jù)電流有效值和工作溫度范圍選取各種導(dǎo)線規(guī)格：所需導(dǎo)線面積：（J為所選的電流密度，要根據(jù)最高工作環(huán)境溫度和開(kāi)關(guān)頻率來(lái)確定）根據(jù)所需導(dǎo)線面積和趨膚效應(yīng)來(lái)確定是選用單根導(dǎo)線還是多股并繞。5.7.2CCM模式 磁芯選擇與DCM模式相同。變壓器設(shè)計(jì)：設(shè)峰值電流為Ipk，剛開(kāi)通時(shí)電流為k×Ipk，；根據(jù)所選取的磁芯確定磁路面積Ae、窗口面積Ac和工作最大磁感應(yīng)強(qiáng)度.計(jì)算原邊匝數(shù)：副邊繞組計(jì)算：副邊電壓Vsi應(yīng)包含整流二極管導(dǎo)通壓降，帶三端穩(wěn)壓器的還應(yīng)考慮三端穩(wěn)壓器所需的穩(wěn)壓壓降。 C、線規(guī)計(jì)算：原邊電流計(jì)算： 副邊繞組電流計(jì)算：根據(jù)電流有效值和工作溫度范圍選取各種導(dǎo)線規(guī)格：所需導(dǎo)線面積：（J為所選的電流密度，要根據(jù)最高工作環(huán)境溫度和開(kāi)關(guān)頻率來(lái)確定）根據(jù)所需導(dǎo)線面積和趨膚效應(yīng)來(lái)確定是選用單根導(dǎo)線還是多股并繞。校驗(yàn)變壓器是否飽和：計(jì)算變壓器的氣隙長(zhǎng)度：按最大電流有效值計(jì)算直流磁感應(yīng)強(qiáng)度：確認(rèn)最大可能磁感應(yīng)強(qiáng)度是否有足夠裕量。 5.8環(huán)路設(shè)計(jì) 5.8.1隔離控制型電路的環(huán)路設(shè)計(jì) 典型電路如下： 環(huán)路設(shè)計(jì)決定了系統(tǒng)穩(wěn)定性（相位裕量和增益裕量）、開(kāi)機(jī)過(guò)沖和動(dòng)態(tài)響應(yīng)等關(guān)鍵指標(biāo)，是輔助電源設(shè)計(jì)計(jì)算的重要組成部分。下面主要介紹對(duì)于帶431基準(zhǔn)、原副邊隔離的反激型電路的環(huán)路設(shè)計(jì)，因其為電流型控制電路，它的環(huán)路主要由四部分組成：反饋網(wǎng)絡(luò)H（S）、輸出濾波環(huán)節(jié)G1（S）、PWM電路環(huán)節(jié)G2（S）和誤差放大補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)G3（S），它們關(guān)系如下圖： G3G3（S）G2(S)G1(S)H(S)VREFΣVOUTVINERRORAMPPWMCIRCUITFILTER 反饋網(wǎng)絡(luò)H（S）：H(S)主要由取樣分壓電阻確定，只與增益有關(guān)，與相位無(wú)關(guān)。 輸出濾波環(huán)節(jié)G1（S）： 產(chǎn)生零極點(diǎn)各一個(gè)： 一般情況下，大致為幾HZ到幾百HZ，為幾百HZ到幾KHZ。 其產(chǎn)生的增益和相位波特圖如下所示： 0oPHASE0oPHASE-90oGAIN20LOGRO PWM電路環(huán)節(jié)G2（S）： PWM電路環(huán)節(jié)主要與光耦、變壓器、光耦原邊限流電阻、電流取樣電阻、PWM脈寬調(diào)制器、變壓器輸出路方式等因素有關(guān)，其具體推導(dǎo)過(guò)程可參考相關(guān)電路建模分析和PWM脈寬調(diào)制器相關(guān)應(yīng)用環(huán)節(jié)，在這里直接導(dǎo)出其結(jié)論： 式中，K為輔路輸出負(fù)載大小通過(guò)對(duì)原邊電流影響進(jìn)而對(duì)主路輸出電流變化量的影響大小的修正系數(shù)，具體影響大小目前還不能確定；N為變壓器原副邊匝比；RSENSE為原邊電流取樣電阻；RLIMIT為光耦原邊串聯(lián)的限流電阻；CTR為光耦原副邊電流傳輸比；RCOMP為PWM脈寬調(diào)制器COMP端的輸出阻抗。其中的K、N、CTR、RCOMP在電路確定后是不可改變的，RSENSE和RLIMIT在設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)也是基本確定的，但在環(huán)路調(diào)試時(shí)適當(dāng)進(jìn)行調(diào)整。從其結(jié)果可知，PWM電路環(huán)節(jié)沒(méi)有零、極點(diǎn)存在，不會(huì)帶來(lái)相位變化，主要會(huì)影響低頻增益有大小。誤差放大補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)G3（S）：綜上所述，環(huán)路影響主要是由輸出濾波環(huán)節(jié)造成，故設(shè)計(jì)誤差放大補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)G3（S）時(shí)要根據(jù)上述三個(gè)部分綜合結(jié)果，設(shè)計(jì)一個(gè)高增益、高帶寬、充足相位裕量的穩(wěn)定系統(tǒng)。從G1（S）圖中可知，要設(shè)計(jì)一個(gè)高增益、高帶寬、充足相位裕量的穩(wěn)定系統(tǒng)，還要將帶寬拓展開(kāi)，這就需要再補(bǔ)充一個(gè)極點(diǎn)以抵消的影響，同時(shí)再補(bǔ)充一個(gè)相應(yīng)零點(diǎn)和極點(diǎn)，將帶寬和相位補(bǔ)足。上圖就是我們常用的誤差放大補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)電路圖，由于它是電流型控制電路，為方便理解，將其轉(zhuǎn)換為等效的電壓型電路（如下圖），這種零極點(diǎn)補(bǔ)充典型電路在一次電源輔助電源應(yīng)用中已比較成熟，見(jiàn)以下電路： 對(duì)應(yīng)這個(gè)誤差放大補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)G3（S）為： 對(duì)應(yīng)的零極點(diǎn)為： 對(duì)應(yīng)的波特圖如下：GAINdGAINdB20LOG|A|0oPHASE-90o 根據(jù)上面兩個(gè)波特圖進(jìn)行組合，通過(guò)調(diào)節(jié)誤差放大補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)G3（S）的零極點(diǎn)和 的大小，得到所希望的帶寬和相位裕量。由于實(shí)際應(yīng)用中，帶寬一般只有幾千HZ，而相位變化相對(duì)有個(gè)過(guò)程，一般為十分之一的零極點(diǎn)頻率到十倍的零極點(diǎn)頻率，在很窄的帶寬內(nèi)可能會(huì)造成相位裕量不足或動(dòng)態(tài)響應(yīng)、過(guò)沖、恢復(fù)時(shí)間等指標(biāo)不理想。這種情況可以通過(guò)下面電路（這也是一次電源輔助電源環(huán)路補(bǔ)償中常用的成熟電路）來(lái)解決： 此時(shí)誤差放大補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)G3（S）為：它的零極點(diǎn)分別如下： 對(duì)應(yīng)波特圖按如下形式設(shè)計(jì)（相位圖因與具體零極點(diǎn)大小有關(guān)，下圖僅為大致示意圖）： GAINdGAINdB20LOG|A|0oPHASE-90o 在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中，通過(guò)調(diào)節(jié)后三個(gè)零極點(diǎn)的位置，一般情況下就可以得到一個(gè)高增益、高帶寬、充足相位裕量的穩(wěn)定系統(tǒng)。5.8.2不隔離控制型電路環(huán)路的設(shè)計(jì) 不隔離控制型電路如下圖： 同隔離型控制型電路一樣，其環(huán)路也是由四部分組成：反饋網(wǎng)絡(luò)H（S）、輸出濾波環(huán)節(jié)G1（S）、PWM電路環(huán)節(jié)G2（S）和誤差放大補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)G3（S）。其中反饋網(wǎng)絡(luò)H（S）、輸出濾波環(huán)節(jié)G1（S）是一樣，這里不重復(fù)。PWM電路環(huán)節(jié)G2（S）因無(wú)光耦等影響，其結(jié)果是不一樣的，但從前面分析結(jié)果可知，PWM電路環(huán)節(jié)G2（S）PWM電路環(huán)節(jié)沒(méi)有零、極點(diǎn)存在，不會(huì)帶來(lái)相位變化，主要會(huì)影響低頻增益有大小。故這里也不作分析。對(duì)于誤差放大補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)G3（S），先將其轉(zhuǎn)換為等效的電壓型電路，其等效電路如下圖： 它的傳遞函數(shù)如下： 它只有一個(gè)左半平面的極點(diǎn)： 它的波特圖如下： 0o20LOG|A| 0o20LOG|A| PHASEGAIN PHASEGAIN -90o-90o 當(dāng)這種單極點(diǎn)環(huán)路能以滿足環(huán)路穩(wěn)定性要求時(shí)，同樣可以引入多個(gè)零極點(diǎn)的補(bǔ)償方式，計(jì)算方法同隔離型控制補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)一樣。5.8.3其它影響環(huán)路的因素在環(huán)路穩(wěn)定性測(cè)試時(shí)，我們經(jīng)常發(fā)現(xiàn)，理論上計(jì)算能穩(wěn)定的環(huán)路，在實(shí)際測(cè)試中，常常存在不穩(wěn)定情況，在多路輸出的輔助電源中經(jīng)常出現(xiàn)。下面僅指出在實(shí)際調(diào)試過(guò)程中可能會(huì)遇到的幾個(gè)影響環(huán)路的因素：主路輸出存在多極濾波電路，在設(shè)計(jì)環(huán)路中的輸出濾波環(huán)節(jié)G1（S）時(shí)未考慮前級(jí)濾波的電感電容及高頻小電容的影響。各路輸出最小工作電流的影響。輔路輸出的死負(fù)載對(duì)環(huán)路的影響。原邊取樣電阻大小和取值合理性對(duì)環(huán)路有影響。輸入電壓范圍對(duì)環(huán)路有影響。輸出負(fù)載變化量的大小對(duì)環(huán)路的影響。同時(shí)應(yīng)注意溫度對(duì)環(huán)路的影響。 5.9功率器件的設(shè)計(jì)5.9.1選取MOSFETMOSFET的設(shè)計(jì)選擇主要以最大峰值電壓、最大峰值電流、最大有效值電流、功耗等為依據(jù)。最大峰值電壓計(jì)算（估算）或IDS與變壓器原邊電流相同，當(dāng)采用DCM模式式，IDSmax等于IPMAX:：當(dāng)采用CCM模式式，IDSmax等于IPK：根據(jù)我司的MOSFET和降額要求，再適當(dāng)放點(diǎn)裕量，選取相當(dāng)規(guī)格的MOSFET。MOSFET功耗計(jì)算：MOSFET的損耗主要包含四部分：柵源GS間驅(qū)動(dòng)損耗Pg、漏源DS間開(kāi)通損耗Eton、漏源DS間導(dǎo)通損耗Eon、漏源DS間關(guān)斷損耗Etoff。 從實(shí)際應(yīng)用中可知，這部分能量主要在柵極驅(qū)動(dòng)電阻上損耗了，對(duì)MOSFET本身熱損耗影響不大，可以忽略不計(jì)。 總功耗為： 在計(jì)算時(shí)，要注意結(jié)溫對(duì)參數(shù)影響及Ids與Vds、Ids與Vgs、Vds與結(jié)電容等間的關(guān)系曲線圖。 當(dāng)總功耗計(jì)算出來(lái)后，就可以根據(jù)相關(guān)熱設(shè)計(jì)進(jìn)行散熱器的選擇設(shè)計(jì)。5.9.2副邊整流二極管選取最大反向電壓：最大電流有效值等同變壓器各相應(yīng)副邊最大電流有效值。 當(dāng)采用DCM模式時(shí)，IF等于ISRMSmax：當(dāng)采用CCM模式時(shí)，IF等于ISRMSmax：根據(jù)我司的功率器件的降額要求，再放適當(dāng)?shù)脑Ａ浚x取相應(yīng)規(guī)格的二極管。管子功耗分為三部分：正向?qū)〒p耗、反向恢復(fù)損耗、反向截止損耗。 總功耗為： 根據(jù)所計(jì)算的總功耗查看相關(guān)器件手冊(cè)和進(jìn)行相應(yīng)的熱仿真，確定是否要用散熱器和用多大的散熱器。5.10輸出電路的設(shè)計(jì)5.10.1輸出電解電容的選取輔助電源輸出電路一般如下圖所示：對(duì)于輸出無(wú)電感的電解電容C1的設(shè)計(jì)，忽略高頻瓷片電容的影響，按下面過(guò)程進(jìn)行：根據(jù)副邊電流最大值(DCM模式)或（CCM模式）和對(duì)應(yīng)輸出要求的最大紋波電壓確定電容最大允許ESR，再根據(jù)ESR選取電容：（tanα在電容資料可查到，ω=2πf，注意：電容可以通過(guò)并聯(lián)方式來(lái)滿足對(duì)ESR的要求。）對(duì)于輸出有電感的電解電容C1C2（假設(shè)C1C2選取同種電容）的設(shè)計(jì)，忽略高頻瓷片電容的影響，根據(jù)電路高頻開(kāi)關(guān)交流分量按下面過(guò)程進(jìn)行： 在這里，假設(shè)L為設(shè)計(jì)EMC濾波時(shí)已選定的電感，為已知量；如果L僅僅是為平滑輸出電流而設(shè)計(jì)的時(shí)候，則要綜合L的取值、體積、成本與電容的ESR一起折中設(shè)計(jì)，使電感與電容組合達(dá)到最佳的性價(jià)比。Vopk-pk為輸出要求滿足的最大紋波電壓，Ismax為相應(yīng)變壓器副邊的最大輸出電流，當(dāng)上述三個(gè)量為已知時(shí)，就可得出一個(gè)有關(guān)ESR的方程式，解開(kāi)方程式，就可得到ESR的值。如果感覺(jué)計(jì)算不方便或由于電感與電容均為未知量，折中取值比較麻煩，也可以忽略電感的影響，把電容C1和C2看成簡(jiǎn)單并聯(lián)進(jìn)行估算所需的電容的ESR范圍，據(jù)此選定電容，然后根據(jù)輸入電流有效值、最大值和輸出可能的最大電壓，綜合現(xiàn)有的器件平臺(tái)，再選定相應(yīng)的電感，最后將所確定的電感值、電容的實(shí)際ESR代入進(jìn)行驗(yàn)算最終的輸出最大紋波電壓是否滿足要求。 另一個(gè)要注意的問(wèn)題是，輸出電容容量和ESR值對(duì)環(huán)路的影響。兩者要綜合考慮。由于目前的輔助電源開(kāi)關(guān)頻率一般較高，作為高頻濾波的電解電容一律采用105度的高頻電容；電解電容選取還要考慮流過(guò)電容的紋波電流是否滿足降額、耐壓是否合格及公司器件平臺(tái)的實(shí)際情況等，當(dāng)空間要求較嚴(yán)成本允許情況下，也可考慮采用鉭電解。5.10.2輸出瓷介或其它電容的選取 當(dāng)輸出支路較多時(shí)，對(duì)于負(fù)載電流較小要求不高的輸出支路，可以用電容直接濾波。濾波電容主要考慮耐壓要求，如果電容選取電解電容時(shí)，可參照前面要求進(jìn)行選取，但對(duì)于任何輸出支路，均要求要有并聯(lián)一定容量的高頻瓷介電容或金膜電容（含貼片電容）。對(duì)于電流很小的支路，可以只用高頻瓷介電容或金膜電容（含貼片電容），對(duì)于高頻瓷介電容或金膜電容（含貼片電容）的選取，主要考慮耐壓、輸出紋波、成本、公司的器件平臺(tái)等綜合因素進(jìn)行選取。5.10.3濾波電路負(fù)載電流較大的輸出支路，一般采用CLC的濾波電路方式(如下圖（a）和（b）所示。（a）(b)當(dāng)支路輸出本身有EMC要求或輸出支路間接有EMC要求時(shí)，建議選用（b）濾波電路，如果簡(jiǎn)單的濾波電路無(wú)法滿足EMC要求，可考慮在電感前后級(jí)或前級(jí)加Y電容。電感設(shè)計(jì)按滿足EMC和輸出紋波要求前提下，按體積與成本最小化進(jìn)行設(shè)計(jì)，盡量應(yīng)用公司現(xiàn)有的器件平臺(tái)，選用現(xiàn)成有電感器件，由于這種濾波電路階數(shù)較高，考慮到寄生參數(shù)，計(jì)算較困難，可利用公司的仿真平臺(tái)進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)。5.10.4輸出二次穩(wěn)壓當(dāng)規(guī)格書(shū)中對(duì)輸出電壓的穩(wěn)壓精度要求較高時(shí)，需要后級(jí)穩(wěn)壓，典型的二次穩(wěn)壓電路如下圖所示。對(duì)于穩(wěn)壓芯片的選取，可根據(jù)實(shí)際需要的輸出電流及電流變化量、輸出電壓可能產(chǎn)生的最低電壓等進(jìn)行選擇型號(hào)和封裝形式。穩(wěn)壓電路的輸入電壓Vin的設(shè)計(jì)按下式要求進(jìn)行：Vinmin為本路可能的最低輸出電壓（穩(wěn)壓電路前端的輸出電壓，一般情況為主路輸出最小，所有輔路輸出最大時(shí)產(chǎn)生。），Vomax為穩(wěn)壓芯片輸出最大值，（VIN-VOUT）max為穩(wěn)壓芯片能穩(wěn)壓所要求的最大穩(wěn)壓壓降，Vomax和（VIN-VOUT）max在器件手冊(cè)中均可查到。 當(dāng)輸出支路電流不大時(shí)，Cin(C1和C3)可以只用一個(gè)容量較大的高頻瓷介電容或金膜電容（含貼片電容）替代，由于不同穩(wěn)壓芯片推薦的典型應(yīng)用電路對(duì)Cin和Cout(C4)配置不一樣，盡量使用其手冊(cè)推薦電路或相當(dāng)?shù)呐渲谩?duì)于穩(wěn)壓芯片的功耗和散熱器計(jì)算如下： 最大允許溫升為： 最大功耗及最大允許溫升所能產(chǎn)生的結(jié)與環(huán)境間的熱阻為： 當(dāng)所計(jì)算的熱阻θJAactual大于器件參數(shù)手冊(cè)中對(duì)應(yīng)封裝的熱阻時(shí)，則不用再外加散熱器，否則應(yīng)外加散熱器。外加散熱器有效散熱面積的大小可以通過(guò)熱仿真進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，對(duì)于部分器件其手冊(cè)上有相應(yīng)散熱面積折算成對(duì)應(yīng)封裝在此有效散熱面積下的熱阻，根據(jù)θJAactual應(yīng)大于對(duì)應(yīng)有效散熱面積下的熱阻的前提進(jìn)行選擇散熱器。5.11吸收電路及其它特殊要求電路的設(shè)計(jì)5.11.1開(kāi)關(guān)管吸收電路的設(shè)計(jì)吸收電路主要包括原邊開(kāi)關(guān)功率管的吸收電路和原副邊整流二極管上的尖峰吸收電路。原邊吸收電路有多種，但從輔助電源電路特點(diǎn)和最佳性價(jià)比等因素考慮，反激式輔助電源電路主要采取RCD吸收方式，下面只介紹RCD的簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)方法。由于電容上電壓為VC=NVSi（注：此處Vsi為設(shè)計(jì)變壓器時(shí)副邊的最大設(shè)計(jì)電壓，N為NP/Nsi。），按《一次電源輔助電源設(shè)計(jì)規(guī)范》要求取較大的容值高頻電容，其容值一般為0.01UF－0.1UF，耐壓要大于最大的NVSimax。二極管D1要選用高頻開(kāi)關(guān)二極管，其最大反向壓降為NVSimax+VINmax，最大電流為電壓NVSi給電容C1充電電流和通過(guò)R1放電的電流之和，電容C1充電電流受C1電容的ESR和開(kāi)關(guān)頻率影響，二極管電流要能滿足相應(yīng)的降額要求。電阻R1設(shè)計(jì)主要考慮開(kāi)關(guān)管關(guān)斷時(shí)對(duì)變壓器原邊漏感的貯能的泄放和開(kāi)關(guān)開(kāi)通時(shí)電容C1上的貯能泄放，由于這里的RC時(shí)間常數(shù)通常遠(yuǎn)大于開(kāi)關(guān)周期，電容上的電壓變化不是很大，故電阻的功耗可以近似按（NVSimax）2/R進(jìn)行計(jì)算。對(duì)于RC的具體取值與變壓器原邊的漏感大小和原邊開(kāi)關(guān)管反向耐壓大小有關(guān)，當(dāng)變壓器漏感越大，開(kāi)關(guān)管耐壓較小時(shí)對(duì)RC吸收效果要求就越高（這就要求C取值要大，R要小，這樣功耗就會(huì)很大），增加開(kāi)關(guān)管反向耐壓會(huì)增大成本，所以較經(jīng)濟(jì)的方法是通過(guò)改善變壓器的繞制工藝，盡量減小原邊的漏感。RCD吸收電路可以通過(guò)仿真進(jìn)行設(shè)計(jì)和實(shí)際測(cè)試結(jié)果進(jìn)行調(diào)整。如果電路調(diào)整RCD吸收參數(shù)仍無(wú)法達(dá)到吸收要求，可以在開(kāi)關(guān)管的D、S極間再加RC吸收（如圖所示的R2和C2），C2取值大會(huì)增加開(kāi)關(guān)管的損耗，太小又起不到相應(yīng)的吸收效果，一般情況下取幾百皮法。R2與C2的時(shí)間常數(shù)要應(yīng)遠(yuǎn)小于開(kāi)關(guān)周期，先可按開(kāi)關(guān)周期1/5~1/10確定R2的值，然后根據(jù)實(shí)際調(diào)測(cè)情況進(jìn)行調(diào)整，R2的功耗包含給電容C2允電和放電兩種狀態(tài)所產(chǎn)生的損耗，可按fsC2UDCMAX2進(jìn)行近似計(jì)算。5.11.2整流二極管尖峰吸收電路的設(shè)計(jì)整流二極管的反向尖峰吸收主要通過(guò)RC方式進(jìn)行，當(dāng)整流二極管的耐壓遠(yuǎn)大于時(shí)，在實(shí)際調(diào)試中如果二極管反向尖峰不大的情況下，可以不加RC吸收，如果尖峰較大，二極管的電壓降額為足時(shí)，則要加RC吸收電路。C3的耐壓按Vsi設(shè)計(jì)，C3的容量建議選幾百至幾千皮法，R3阻值建議選幾十至幾百歐姆，C3應(yīng)選擇高頻特性好的瓷片電容，R3功耗可以近似按計(jì)算。所設(shè)計(jì)的RC吸收電路的吸收效果可通過(guò)實(shí)際調(diào)試時(shí)進(jìn)行調(diào)整，以取得最佳吸收效果。5.11.3光耦的設(shè)計(jì)目前，光耦典型應(yīng)用電路如下圖：光耦原邊電流IF的設(shè)計(jì)按照光耦正常傳輸比時(shí)所需的原邊電流范圍和原邊所能承受的最大功耗進(jìn)行設(shè)計(jì)，另一方面，光耦原邊電流同時(shí)是后級(jí)基準(zhǔn)431的陰極輸入電流，故光耦原邊電流范圍同時(shí)要滿足431的陰極輸入電流范圍。光耦在此的用法與功率電路的用法是有差異的，典型的功率電路的光耦用法A點(diǎn)接的是基準(zhǔn)源，B點(diǎn)接誤碼差放大器輸入端，這樣它對(duì)光耦的傳輸比下限和上限均有要求。在這里，我們對(duì)A點(diǎn)的電壓范圍是根據(jù)PWM芯片誤差放大器輸入端有效工作電壓范圍來(lái)確定的，考慮一定有裕量，PWM芯片XX43系列芯片的誤差放大器輸入范圍確定為1.1V~5V，由于誤差放大器輸入端的上拉電壓為5V~6.8V，當(dāng)光耦原邊電流變小，光耦副邊光感三極管工作在放大區(qū)，最大VCE電壓理論上可接近放大器上拉電壓，故能滿足上限的電壓要求。電壓下限主要由RC電阻壓降和光耦副邊光感三極管飽和壓降所決定，即：VRC+VCE（sat）≤1.1V；其中VCE（sat）由手冊(cè)中可查到，一般為0.1V左右，故：VRC=IC*RC=CTR*IF*RC≤1V；所選IF的大小與CTR的范圍的關(guān)聯(lián)，另一方面有：綜合431陰極電流大小、PWM芯片誤差放大器輸入端下拉電流大小和CTR正常范圍內(nèi)所要求的最小原邊電流，確定正常工作的IF，再根據(jù)輸出電壓VO、光耦原邊二極管正向?qū)▔航礦D、431基準(zhǔn)源陰極電壓VKA大小，得出RF的大小，根據(jù)所選的IF最大值及與其相關(guān)的最大CTR，得出RC的取值。由于光耦原邊為開(kāi)關(guān)電源輸出，存在各種的噪聲，因此需要在輸入端采用抗干擾措施，通常措施是在輸入端接入一泄放電阻RS，來(lái)抬高二極管的輸入時(shí)限。對(duì)于RS的設(shè)計(jì)，如發(fā)光二極管，零發(fā)射時(shí)的正向壓降為VT(VT可從器件手冊(cè)中查到)，輸入開(kāi)啟（或關(guān)斷）電壓為Von(off)為設(shè)計(jì)的光耦原邊開(kāi)始動(dòng)作（開(kāi)通或斷開(kāi)時(shí)的電壓），則RS及關(guān)斷電流由下面式子決定。 上式其實(shí)只能確定RS的下限值，RS值太小會(huì)對(duì)光耦原邊電流進(jìn)行分流，影響調(diào)節(jié)精度。光耦副邊存在干擾時(shí)也同樣要加入適當(dāng)?shù)臑V波電路，如RC濾波，電容濾波或兩種并用，具體取值要根據(jù)實(shí)際干擾頻率段和大小來(lái)確定，主要以實(shí)際調(diào)試為主。光耦是一種受溫度變化影響較大的器件，在設(shè)計(jì)計(jì)算光耦各種參數(shù)時(shí)，必須考慮最高工作溫度的影響：原邊輸入電流降額：IFmax<80%（IF-△IF/℃*(Tmax-25℃)）副邊輸出電流降額：ICmax<80%（IC-△IC/℃(Tmax-25℃)）IF、IC：光耦的原邊輸入電流和副邊輸出電流等級(jí)Tmax：光耦在整機(jī)中的最高工作溫度△IF/℃、△IC/℃：每度溫度變化時(shí)光耦I(lǐng)F、IC降額系數(shù)(由廠家給出)電壓降額按：V≤80%Vceo 功率降額按原邊二極管降額和副邊三極管降額進(jìn)行，降額要求如下：原邊二極管降額：PDmax<80%（PD-△PD/℃*(Tmax-25℃)）副邊三極管降額：PCmax<80%（PC-△PC/℃*(Tmax-25℃)）PD、PC：原邊二極管和副邊三極管為可使用功率Tmax：光耦在整機(jī)中的最高工作溫度△PC/℃、△PD/℃：二、三極管的降額系數(shù)(廠家給出) 5.11.4基準(zhǔn)源431的設(shè)計(jì)431電路的設(shè)計(jì)要與光耦設(shè)計(jì)結(jié)合在一起，流過(guò)431陰極的電流與陰極電壓和光耦原邊直接相關(guān)，在設(shè)計(jì)光耦電路時(shí)已直接考慮并設(shè)計(jì)，在此處不重復(fù)，本節(jié)主要考慮431基準(zhǔn)電路的設(shè)計(jì)。431典型電路如下圖： 輸出取樣環(huán)節(jié)電路由R1與R2組成，它們除對(duì)環(huán)路增益有影響外，同時(shí)也對(duì)431基準(zhǔn)產(chǎn)生直接的影響。在選取431器件時(shí)，由于其基準(zhǔn)精度直接影響輸出電壓的濾動(dòng)范圍，故選取器件時(shí)要結(jié)合輸出電壓允許波動(dòng)范圍。431基準(zhǔn)的波動(dòng)范圍主要受兩方面的影響，一是431基準(zhǔn)本身的波動(dòng)范圍，另一個(gè)是431基準(zhǔn)的溫漂，如此主路輸出電壓的受基準(zhǔn)影響的波動(dòng)范圍可確定如下： 事實(shí)上，部