新型智能功率開關(guān)IR4010及其應(yīng)用
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圖2電源原理圖中,D3 D5 C6 C8 R8電路對反激波形進行整形,整形后的波形為梯形波(U5),此波下降沿降至1.45V時, COMP.2反轉(zhuǎn),經(jīng)延時Tt 后觸發(fā)MOSFET,此時實現(xiàn)零電流接通。
雖然電路是變頻工作,但并非是諧振電路那樣的頻率調(diào)制(PFM).因為隨著控制電流的改變,TON變化速率比TOFF變化速率大,所以此電路實際上是改變占空比的占空比調(diào)制。
3 應(yīng)用電路舉例
IR4010主要用AD/DC開關(guān)電源,220VAC輸入時可輸出60W,通用輸入時(85~265VAC)只能輸出30W,現(xiàn)給出60W AD/DC一例.
1.電源性能要求
輸入電壓=220VAC±20% 50Hz
輸出電壓=24VDC/2.5A
電網(wǎng)調(diào)節(jié) =0.1%
負載調(diào)節(jié) =0.3%
輸出脈動與尖峰=200mVP-P
保護功能:過流,過壓,過溫保護
2.電路設(shè)計
電源采用單端反激式電路,不連續(xù)工作方式,因為功率較大,精度要求較高,所以選用次級反饋,TL431檢測,光耦隔離方案.主電路,檢測反饋電路等與其他反饋電路設(shè)計基本相同,這里重點對變壓器設(shè)計作些說明.
變壓器設(shè)計是電源設(shè)計的關(guān)鍵,特別是變頻工作電路,正確選擇工作頻率尤為重要.這里把電路額定工作狀態(tài)下的工作頻率作為變壓器的設(shè)計頻率.電路額定工作頻率選在50KHz-80KHz對IR4010的利用較為有利,因為IR4010若工作在100KHz或更高頻率,器件發(fā)熱利害,電源效率降低,可靠性差.該電源工作頻率選為50KHz.另外,選定偏壓VB=18V(16-22V之間)以決定偏壓繞組參數(shù).輸出60W功率,變壓器鐵心選用EI33.
設(shè)計方法是借用TOP開關(guān)反激電源變壓器設(shè)計擴展表.輸入IR4010,變壓器鐵心等相關(guān)參數(shù).
VACMIN=176V VACMAX=264V FL=50Hz
Fs=50000Hz Vo=24V P0=60W
h=0.8 Z=0.5 VB=18V
TC=3mS CIN=47mF VOR=135V
ILIMIT=2.7A VDS=10V VD=0.7V
VBD=0.7V KRP=1.0 AE=1.185CM2
LE=6.75CM AL=4500NH/T2 BW=17mm
M=2mm L=2層 NS=8匝
然后得到變壓器制作參數(shù)為:
初級繞組匝數(shù)=44匝(f0.51線)
次級繞組匝數(shù)=8匝(f0.45acute;12并繞)
偏壓繞組匝數(shù)=6匝(f0.45線)
鐵心氣隙=0.34mm
初級電感=825mH
3.電路說明
圖2是48V/2.5A電源原理圖.圖中輸入整流濾波電路,輸出整流濾波電路,檢測反饋電路等與通常反激電路沒有什么差別.這里只對控制部分略加說明.D4 R7 R6 C7產(chǎn)生輔助偏壓電源.R1是啟動電阻,提供電路啟動偏流.D5 R8 C8 C6是變壓器反激電壓波形整形電路.IR4010引線5上整形后的波形是一種梯形波.當IR4010的V5電壓下降至VTH(2)(1.45V)時,經(jīng)延時Tt后接通內(nèi)部MOSFET功率開關(guān),并由此決定功率開關(guān)關(guān)斷時間(TOFF).同時TOFF受控于光耦晶體管中的反饋電流.反饋電流越大,TOFF越小,工作頻越高.最大關(guān)斷時間被限定在TOFF(MAX)pound;45-55mS.
R4檢測IR4010中功率MOSFET源極電流,當R4上電壓上升達到VTH(1)(0.7V)時,經(jīng)R5關(guān)斷功率MOSFET.R4中電流決定開關(guān)管開通時間TON.同時,TON受控于光耦三極管中反饋電流.反饋電流變大,TON變小,工作頻率上升.雖然整個電路工作為變頻控制,但并非諧振電路的頻率調(diào)制(PFM).該電路實質(zhì)上是靠占空比調(diào)制,因為實現(xiàn)電網(wǎng),負載調(diào)節(jié)本質(zhì)上是靠占空比變化.
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