小型机载计算机电源的设计与研究
作范围为:
IIN(av)-ΔI/2≤IL≤IIN(av)+ΔI/2(7-3)
由(7-1)、(7-2)以及(7-3)三式可知,当VIN在24V~32V之间变化时,IL的工作范围在1.62A~4.62A之间变化。
由:B=L·I/(N1·Sc)(7-4)
得:B的工作范围为620Gs~1800Gs
最高磁感应强度大约是Bm的三分之一,设计是合理的。
3.3开关电源电路特性分析
3.3.1电流模式稳定性
当占空比大于50%时,所有电流模式控制器不可避免地要受到振荡谐波的影响而导致不稳定。为了消除振荡谐波,在回扫式控制器应用电路中,必须把被级线圈的电感量设计为大于最大值。其经验计算公式如下(单位为μH):
L≥{2.92[(VINmin-VSAT)·(2Dmax-1)]/(1-Dmax)(8)
3.3.2限流、短路保护
如果电感峰值电流大于限流值,控制器内部集成的限流比较器将触发逻辑控制电路,关断NPN开关管的驱动输出,起到很好的限流保护作用。
如果将输出端直接短路,由于使用标准型号的变压器,当输出电压降至正常值的80%时,开关频率将降至25kHz。更低的开关频率将导致开关管截止时间更长,变压器完全可以在开关管重新导通之间释放掉储存的全部能量。因此,在开关管重新导通时,变压器中为零电流,在这种情况下,开关峰值电流限制电路将限制初级电感峰值电流,很好地起到了保护控制器的作用。在短路实验中,控制器没有明显的过热现象,恢复至正常情况时,电路仍可正常工作。
3.3.3逻辑关断、频率调整与同步
通过“逻辑关断、频率调整”引脚1可进行逻辑关断控制。当3V以上的逻辑电平被加在引脚1上时,控制器便进入逻辑关断状态。因此,通过此引脚,可搭建简单的外围电路,构成过电压保护电路等。
开关频率可以通过外接电阻RSET在100kHz~200kHz之间调整,这个特点可以让使用者根据工作频率优化磁存储以及电容器的尺寸、型号等。表2为不同的电阻值对应的常用开关频率。
表2电阻值对应的开关频率
RSET/k开关频率/kHz悬空100200125471503317522200
控制“频率同步”引脚6,可使控制器与系统时钟或其它开关模式的振荡器信号同步。这个特点使得可以并联使用多个设备,使其工作在同一个开关频率下,极大地消除了相关频率噪声干扰,使开关谐波得到控制和协调;同时获得更多的输出电压值,扩大控制器的应用范围。
3.3.4损耗功率、热关断
损耗功率PD主要取决于V1、多路输出最大负载电流之和∑ILOAD以及主功率线圈比N等,其近似计算公式如下:
控制器的结温决定于环境温度TA、封装热阻θJA(7脚TO-220封装典型值为35~45℃/W)以及损耗功率PD等,可近似计算如下:
TJ=PD×θJA+TA(10)
在绝大多数应用中,控制器并不需要使用散热片来降低温度,但当控制器温度超过其最大结温时(典型值为150℃),控制器便进入热关断状态,迫使控制器停止工作,直到冷却至允许开启的温度时才重新工作。也可 《小型机载计算机电源的设计与研究(第3页)》
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IIN(av)-ΔI/2≤IL≤IIN(av)+ΔI/2(7-3)
由(7-1)、(7-2)以及(7-3)三式可知,当VIN在24V~32V之间变化时,IL的工作范围在1.62A~4.62A之间变化。
由:B=L·I/(N1·Sc)(7-4)
得:B的工作范围为620Gs~1800Gs
最高磁感应强度大约是Bm的三分之一,设计是合理的。
3.3开关电源电路特性分析
3.3.1电流模式稳定性
当占空比大于50%时,所有电流模式控制器不可避免地要受到振荡谐波的影响而导致不稳定。为了消除振荡谐波,在回扫式控制器应用电路中,必须把被级线圈的电感量设计为大于最大值。其经验计算公式如下(单位为μH):
L≥{2.92[(VINmin-VSAT)·(2Dmax-1)]/(1-Dmax)(8)
3.3.2限流、短路保护
如果电感峰值电流大于限流值,控制器内部集成的限流比较器将触发逻辑控制电路,关断NPN开关管的驱动输出,起到很好的限流保护作用。
如果将输出端直接短路,由于使用标准型号的变压器,当输出电压降至正常值的80%时,开关频率将降至25kHz。更低的开关频率将导致开关管截止时间更长,变压器完全可以在开关管重新导通之间释放掉储存的全部能量。因此,在开关管重新导通时,变压器中为零电流,在这种情况下,开关峰值电流限制电路将限制初级电感峰值电流,很好地起到了保护控制器的作用。在短路实验中,控制器没有明显的过热现象,恢复至正常情况时,电路仍可正常工作。
3.3.3逻辑关断、频率调整与同步
通过“逻辑关断、频率调整”引脚1可进行逻辑关断控制。当3V以上的逻辑电平被加在引脚1上时,控制器便进入逻辑关断状态。因此,通过此引脚,可搭建简单的外围电路,构成过电压保护电路等。
开关频率可以通过外接电阻RSET在100kHz~200kHz之间调整,这个特点可以让使用者根据工作频率优化磁存储以及电容器的尺寸、型号等。表2为不同的电阻值对应的常用开关频率。
表2电阻值对应的开关频率
RSET/k开关频率/kHz悬空100200125471503317522200
控制“频率同步”引脚6,可使控制器与系统时钟或其它开关模式的振荡器信号同步。这个特点使得可以并联使用多个设备,使其工作在同一个开关频率下,极大地消除了相关频率噪声干扰,使开关谐波得到控制和协调;同时获得更多的输出电压值,扩大控制器的应用范围。
3.3.4损耗功率、热关断
损耗功率PD主要取决于V1、多路输出最大负载电流之和∑ILOAD以及主功率线圈比N等,其近似计算公式如下:
控制器的结温决定于环境温度TA、封装热阻θJA(7脚TO-220封装典型值为35~45℃/W)以及损耗功率PD等,可近似计算如下:
TJ=PD×θJA+TA(10)
在绝大多数应用中,控制器并不需要使用散热片来降低温度,但当控制器温度超过其最大结温时(典型值为150℃),控制器便进入热关断状态,迫使控制器停止工作,直到冷却至允许开启的温度时才重新工作。也可 《小型机载计算机电源的设计与研究(第3页)》