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在科技日新月异的时代里,人们对电子产品的需求量飞速膨胀,而电源是电子设备的心脏,所以日益增长的市场需求量极大地推动了电源管理产品的发展进程。在电源管理类产品中,开关电源(Switching power supply)凭借其70%~90%的电源效率,得到了市场的广泛关注,被市场证明了其具有高效性和节能性。开关电源是一种以半导体功率器件为开关,控制功率管关断开启时间的比率来保证稳定输出直流电压的电源。在电机控制电路系统中,除了核心主控制电路外,最重要的就是开关电源电路了。
2017年,Li Guo Hong和Chen Hua Yu设计了一种适用于电机控制、带有IGBT设计驱动的开关电源,将直流低压供电电路和IGBT栅极驱动电路相结合,各电源相互隔离,输出能力为5V/1A、15V/0.4A、±12V/0.5A、3路25V/0.1A、25V/0.3A。
在电路设计中,由于变压器的电气间隙、体积及绕组数量的条件限制,系统采用一级电源电路+二级电源电路的设计方式——虽然变压器整体数量有所上升,但是也提高了整个系统的可靠性,同时伴随着电路输出稳定性和电器隔离安全性的增加。
整体电路主要参数及主要的电路图
输入电压AC 220V市电
整流桥GBP206,600V/2A
整流滤波电容KMH,450V/100μF
栅极驱动隔离光耦芯片TLP250
一级电源电路——反激式转换器
UC2844:电流型PWM控制芯片
振荡频率:93kHz
最大开关电流≤2A
MOS管:900V,9A
二级电源电路——推挽式转换器
SG3525:电压型PWM控制芯片
振荡频率:86kHz
MOS管:200V,9A
高频变压器:EE33型磁芯
一次绕组:N=75匝,线径d=0.45mm
二次绕组:1.输出15V:N=10匝,d=1.22mm
2.输出35V:N=22匝,d=0.81mm
3.输出±12V:N=8匝,d=1.36mm
4.输出5V:N=3匝,d=1.98mm
5.反馈绕组输出16V:N=10匝,d=1.27mm
气隙长度:δ=0.074cm
【一级电源电路的初级侧电路图】
一级电源电路采用反激式结构,可以实现多路隔离输出。高性能固定频率的电流型PWM控制芯片UC2844,通过2个150kΩ的启动电阻接入高压直流电源,和电容C61组成启动时的供电电路。反激式开关电源中所选用的MOSFET需要能承受的最大电压需要是电路中最大电压的1.2~1.4倍,所以,这里可以选用VBsemi微碧半导体的NMOS管VBPB19R09S,击穿电压为Vds=900V,耐流为Id=9A。
可选择的VBsemi微碧场效应管型号:
①VBPB19R09S
②VBE19R09S
③VBL19R09S
④VBM19R09S
【适用的VBsemi微碧半导体MOS管参数】
【二级电源电路图(次级输出的其中一路)】
二级电源电路采用推挽式结构,使用的电压型PWM控制芯片具有两路互补输出,通过对地接了一块1μF的电容来实现软启动过程。 推挽式开关电源的场效应管留出裕量后,击穿电压应该比电路最大电压大30%~50%,所以可以选用VBsemi微碧半导体的NMOS管VBM1203M,击穿电压为Vds=200V,耐流为Id=10A。
可选择的VBsemi微碧场效应管型号:
①IRF630P
②IRF630MFP
③VBM1203M
④VBMB1203M
⑤VBZM630
【适用的VBsemi微碧半导体MOS管参数】
【栅极驱动隔离及正负偏置电压电路(共6路)】
微碧半导体企业主要产品的封装有:SOP-8 、TO-220(F)、TO-263、TO-247、TO-252、TO-251、SOT-23、SOT-223、SOT-89、QFN、AO3400、IRF540、IRF540N等系列封装产线。
【微碧部分MOS管产品封装】
广泛应用于3C数码、安防设备、测量仪器、广电教育、家用电器、军工/航天、可穿戴设备、汽车电子、网络通信、物联网IoT、新能源、医疗电子、照明电子、智能家居、电脑主板显卡、MID\UMPC 、GPS、蓝牙耳机、PDVD、车载DVD、汽车音箱、液晶显示器、移动电源、手机电池(锂电池保护板)、LED电源等产品。微碧半导体有限公司以饱满的激情,拼搏务实的干劲,不断创新进取,致力于为客户群体打造出一座高效、便捷、直通、优质的服务桥梁。
参考文献
[1]李国洪,陈华玉,李文兵.适用于电机控制的开关电源设计[J].天津理工大学学报,2017,33(06):37-40.
[2]王开宇,谢军,程春雨,孙鹏,齐献伟.多路输出开关稳压电源的设计[J].信息化研究,2016,42(02):70-73+78.
[3]齐献伟. 多输出开关稳压电源的设计与制作[D].大连理工大学,2015.
[4]管晓磊,刘富利,迟爽,韦健.基于UC3844的反激式开关电源控制环路设计实例[J].通信电源技术,2010,27(05):53-54+58.