基于TL494恒流源的设计 - 图文(9)

2.5.1 防浪涌软启动电路

如图为晶闸管保护法。采用晶闸管VS和限流电阻R0和主变压器辅助绕组N2组成的防浪涌电流电路。在电源接通瞬间，输入电压将通过限流电阻R0向整流桥D1～D4供电，限制浪涌电流。当脉冲宽度达到设计的宽度后，主变压器辅助绕组NS感应电压，该电压将使VS有截止趋向导通并将R短路，开关电源处于正常运行状态。

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图2.14 晶闸管和限流电阻组成的防浪涌电流电路

为了抑制浪涌电流，也可以在输入端的滤波电容处串入NTC热敏电阻RT，因其具有负的电阻温度特性，随着温度的升高电阻值逐渐减小。因此，在电源启动初期，它变为大电阻，抑制浪涌电流；之后伴随着电流的流过，自身发热（焦耳热）从而降低自己的电阻值以限制功耗。

2.5.2 缓冲电路设计

充放电型RCD缓冲电路如图2.15所示，这种缓冲电路既能够起到电压钳位的作用，又能够控制电压的上升率。该缓冲电路对浪涌电压有抑制效果，与RC缓冲电路不同，由于外加了缓冲二极管D，缓冲电阻值能够变大，降低了电阻损耗，而且能够回避开通时场效应管的负担问题。本电源选择了充放电型RCD缓冲电路。

图2.15 RCD电路

1.缓冲电容C的计算缓冲电容器所需要的电容值可以由下式计算出:

LI02 CS? （2-1） 2(VDSP?Ed)其中:L是主电路的寄生电感; Io是场效应管关断时的漏极电流; VDSP是缓冲电容器电压的最高值; Ed是直流电源电压。

缓冲电容器的电压最高值应该控制在场效应管的耐压值以下，而且应该选用 高频性能良好，等效串联电阻、电感小的薄膜电容。 2.缓冲电阻R的计算. 如果要控制电压的上升率，应该在MOSFET的每一个开通周期内将电容的电荷完全释放，要求缓冲电路的RC常数比开关周期小，通常是开关周期的1/3。在本电源中，

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要求缓冲电阻在场效应管进行下一次断开动作之前，要将储存电荷的90%放电，缓冲电阻应该是:

1 ( 2-2) RS?2.3CSf其中:f是开关频率;

缓冲电阻值如果取得太低，由于缓冲电路的电流振荡，场效应管开通时漏极流峰值也会增加，在满足上式的情况下应该尽量取大值。缓冲电阻发生的损耗电阻值无关.另外，应该选用寄生电感小的功率电阻，以减小电路的寄生振荡。

3.缓冲二极管的选择 缓冲二极管选择快恢复外延二极管FRED，其反向恢复又快又软，并且正向恢复、高温性能也好，应用这种二极管能够减小开关损耗，减小电磁干扰噪声。

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2.6 本章小结

本章围绕硬件电路的设计，以基于TL494芯片PWM控制为核心，介绍各模块主电路、控制电路、驱动电路、保护电路设计方法，通过比较各模块各个实现方法优缺点选择设计方案。开关电源主电路中转换器拓扑结构的选择与设计，在满足性能要求的前提下还要综合考验电源系统造价、性能指标和输入、输出负载特性等因素。在所有实际应用中，就电气特性而言，没有哪一个DC/DC 转换器是最佳的。换言之，不同的应用，应选取最合适的转换器。

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第3章 变压器及关键元器件参数选择

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3.1 变压器的设计

设计变压器工作频率为30 kHz，由于工作频率较高趋肤效应影响比较大，因此，在设计时应注意选择导线线径，避免由于趋肤效应引起有效面积减少。

以下采用功率体积法计算,主要参数如下： 工作频率f=30kHz； 输入电压Ui=±150V；

输出电压U0=24V；

输出电流Io=5A； 整流电路：全波整流； 输出效率η≥80％；

变压器允许温升△τ=50℃；

工作环境温度 t=-45℃～85℃。

3.1.1 变压器磁芯选择以及工作磁感应强度确定

1. 变压器磁芯选择

目前，高频开关电源变压器所用的磁芯材料一般有铁氧体、坡莫合金材料、非晶合金和超微晶材料。这些材料中，坡莫合金价格最高，从降低电源产品的成本方面来考虑不宜采用。非晶合金和超微晶材料的饱和磁感应强度虽然高，但在假定的测试频率和整个磁通密度的测试范围内，它们呈现的铁损最高，因此，受到高功率密度和高效率的制约，它们也不宜采用。虽然铁氧体材料的损耗比坡莫合金大些，饱和磁感应强度也比非晶合金和超微晶材料低，但铁氧体材料价格便宜，可以做成多种几何形状的铁芯。对于大功率、低漏磁变压器设计，用E-E型铁氧体铁芯制成的变压器是最符合其要求的，而且E-E型铁芯很容易用铁氧体材料制作。所以，综合来考虑，变换器的变压器磁芯选择功率铁氧体材料，E-E型。

2. 工作磁感应强度Bm的确定 工作磁感应强度Bm是开关电源变压器设计中的一个重要指标，它与磁芯结构形式、材料性能、工作频率及输出功率的因素有关。若工作磁感应强度选择太低，则变压器体积重量增加，匝数增加，分布参数性能恶化；若工作磁感应强度选择过高，则变压器温升高，磁芯容易饱和，工作状态不稳定。一般情况下，开关电源变压器的Bm值应选在比饱和磁通密度Bs低一些，对于铁氧体材料，工作磁感应强度选取一般在0.16T到0.3T之间。设计中，根据特定的工作频率、温升、工作环境等因素，把工作磁感应强度定在0.2T。

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3.1.2 变压器主要设计参数计算

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1. 变压器的计算功率

开关电源变压器工作时对磁芯所需的功率容量即为变压器的计算功率，其大小取决于变压器的输出功率和整流电路的形式。变换器输出电路为全波整流,因此

Pt?P（ (3-1) 02?1?） ?U0I （02?1?）（2?10.8） ?24?5?

?320W

式中：Pt为变压器的计算功率，单位为W; Po为变压器的输出功率，单位为W。

2. 磁芯设计输出能力的确定

当磁芯材料确定后，磁芯面积的乘积反映了变压器输出功率的能力。其磁芯面积为

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