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原创

一个 200W 开关电源的设计总结,双管正激结构。

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powerliu
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LV8
副总工程师
  • 2010-8-29 11:33:33
设计指标如下∶
·交流输入电压∶85-265VRMS
·功率因素∶> 0.95
·总输出功率∶200W
·三个直流输出∶
5V/0.3A
12V/5A
24V/6A

电源分为两个单元。第一电源集成一个功率因 素校正电路,内置在FAN4800 PFC/PWM(脉宽调制)二合一控制器周围,产生一个24V/6A 和12V/5A 的输出。这个器件包含一个平均电流模式PFC 控制器和一个能够在电压和电流模式下工作的PWM控制器。在描述的这项应用中,PWM工作在电流模式,控制一个双管正激变换器。这种变换器能产生一个稳压 的24V 输出。12V输出则由一个采用MC34063A PWM控制器的Buck 变换器产生。这个附加模块改善了12V输出校正,减少交叉调节问题,这对於多重输出正激变换器总是一个问题,当负载大范围变化时。附加变换器成本不是很 高,如果与一个双管输出变换器的更复杂、更大的耦合电感相比。
第二电源是一个基於飞兆半导体功率开关(FPS)的Flyback 变换器,它给FAN4800提供电源和5V 输出。这个电源工作在待机模式下,它的无负载功耗低於500mW。因此,即使对於省电模式下小负载情况,也有可能满足1W待机功耗的限制。


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powerliu
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LV8
副总工程师
  • 2010-8-29 11:37:27
  • 倒数4
 
整流器
由於主电源用来提供一个200W的输出功率,即总输入功率。假设PFC的效率为90%,正激变换器效率为90%,其中输出功率为∶

考虑到最大输入电压为85VRMS,最大输入电流为∶




整流器功耗是可以预计的,通过一个恒定正向电压下已知的近似二极管正向特性乘以一个串联电阻。正向电压VF 和串联电阻Rs 必须从规格说明书中查,对於GBU6K 分别是0.8V和0.03Ω。功耗方程变成∶




Q1和D1
因为最高额定输入电压是265VRMS,Q1的最大漏极电压为500V 似乎足够了。但是建议使用一个额定电压为600V的MOSFET,因为经验显示这个600V MOSFET,能够承受浪涌测试,根据无损坏IEC61000-4-5标准,而500V类型则需要额外的浪涌电压限制器。同样,这对於Boost二极管也 是有效的。这是因为电解质电容C5能够吸收大量能量,保护一个600V 器件,而不是500V器件。
Q1和D1的峰值电流和通过L1 的峰值电流是相同的,即4.5A,而Q1的RMS 电流为∶


D1的RMS 电流为∶

powerliu
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LV8
副总工程师
  • 2010-8-29 11:43:14
  • 倒数3
 
双管正激变换器
















图4∶Buck变换器24V-12V的示意图


最终完成的电路板的布局和实照。尺寸是170毫米×156毫米×25毫米(长×宽×高):









图7∶待机功率对应输入电压变化


图8∶效率对应输入电压变化












eric.wentx
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版主
  • 2010-8-29 18:57:16
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PCB板感觉是不是太大了点呢,不过200W用此种构架还真正是时候!
wsh5106
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LV8
副总工程师
最新回复
  • 2010-8-29 21:21:58
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楼主总结的不错,学习学习了~
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