基于PI Expert的反激式開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)方案

4.2 高頻變壓器設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)高頻變壓器是設(shè)計(jì)開(kāi)關(guān)電源最關(guān)鍵的一步。PI Expert在生成原理圖的同時(shí)自動(dòng)生成變壓器的構(gòu)造圖。調(diào)整PI Expert左側(cè)“設(shè)計(jì)樹(shù)視圖”中的“變壓器”和“繞組結(jié)構(gòu)”參數(shù)即可調(diào)整變壓器的參數(shù)和結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)變壓器時(shí)需要注意以下兩點(diǎn)：

(1)為了減低漏感，功率最高的次級(jí)繞組應(yīng)離變壓器的初級(jí)繞組最近。若某個(gè)次級(jí)繞組的圈數(shù)較少，則該繞組要橫跨繞線區(qū)域的整個(gè)寬度，以便改善耦合。

(2)由于此電源采用次級(jí)側(cè)的穩(wěn)壓方式，偏置繞組應(yīng)位于初級(jí)繞組和次級(jí)繞組之間。當(dāng)偏置繞組位于初級(jí)和次級(jí)之間時(shí)，它相當(dāng)于一個(gè)連接至初級(jí)返回端的EMI屏蔽層，降低了電源產(chǎn)生的傳導(dǎo)EMI.

高頻變壓器的最終設(shè)計(jì)參數(shù)如下：

磁芯型號(hào)：EE19

初級(jí)電感：880uH

初級(jí)繞組：漆包線，Φ0.2mm,87匝

偏置繞組：漆包線，Φ0.25mm,10匝

次級(jí)繞組1:三層絕緣線，Φ0.4mm,4匝

次級(jí)繞組2:三層絕緣線，Φ0.4mm,5匝

繞組順序(由里向外)：初級(jí)繞組，次級(jí)繞組2,次級(jí)繞組1,偏置繞組。

5.試驗(yàn)結(jié)果及分析

根據(jù)以上的設(shè)計(jì)參數(shù)實(shí)際制作硬件進(jìn)行試驗(yàn)。

在額定負(fù)載情況下，當(dāng)輸入電壓為220V時(shí)，實(shí)測(cè)開(kāi)關(guān)電源的輸出電壓波形如圖2所示。從圖上可以看出，開(kāi)關(guān)電源的輸出特性良好，電壓波動(dòng)非常小。再測(cè)輸出的紋波波形如圖3所示，由圖上可以看出，5V的紋波普遍在±100mV左右，12V的紋波在±100mV以下，效果理想。額定負(fù)載情況下，當(dāng)輸入電壓為85V時(shí)，測(cè)試輸出電壓的波動(dòng)和紋波均在允許范圍內(nèi)，未出現(xiàn)電源復(fù)位重啟現(xiàn)象;當(dāng)輸入電壓為265V時(shí)，測(cè)試輸出電壓的波動(dòng)和紋波均在允許范圍內(nèi)，未出現(xiàn)電源復(fù)位重啟現(xiàn)象;再對(duì)電源作保護(hù)功能的測(cè)試。使開(kāi)關(guān)電源的輸出過(guò)載或短路時(shí)，開(kāi)關(guān)電源進(jìn)入2.5s間隔的自動(dòng)復(fù)位重啟保護(hù);輸出負(fù)載正常時(shí)開(kāi)關(guān)電源恢復(fù)正常工作。

6.結(jié)語(yǔ)

試驗(yàn)證明本文基于PI Expert設(shè)計(jì)的反激式開(kāi)關(guān)電源具有良好的工作性能和高可靠性。該電源結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，具有輸出過(guò)載和短路等保護(hù)功能。PI Expert是一款高效的設(shè)計(jì)工具，借助PI Expert軟件可以大大縮短開(kāi)關(guān)電源的開(kāi)發(fā)周期。