有源箝位技術(shù)的PC電源設(shè)計(jì)
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時(shí)間：2011-08-09
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技術(shù)方案與實(shí)用技巧
1．5 輸出濾波電容的計(jì)算和設(shè)計(jì)
輸出濾波電容要考慮工作頻率，紋波大小，電容的ESR及ESL，由于有源箝位工作在200kHz之下，又考慮到成本，所以必須選擇優(yōu)質(zhì)的低ESL及ESR鋁電解電容，減小每個(gè)電容的容量，增加并聯(lián)電容的數(shù)量，由于工作頻率的提升已經(jīng)比67．5kHz的方案少用一半容量的電容，因此上策是數(shù)量不變，減小單個(gè)容量，大約減一半左右。
這是最小的限定值，實(shí)際應(yīng)該參照ESR、ESL大約加出50～80％，應(yīng)對(duì)負(fù)載的變化，限制瞬態(tài)電壓不超過3％，則有：
為了減小噪聲，在電解電容的最終點(diǎn)要加入一支瓷片電容消除噪聲，容量為10μF左右。
1．6 功率變壓器的設(shè)計(jì)
功率變壓器的設(shè)計(jì)計(jì)算與硬開關(guān)狀態(tài)的計(jì)算方法完全一致，再測(cè)出Lm，Lr。接入電路后，先串入外部電感Lr，調(diào)好功率MOS的ZVS狀態(tài)后，取下外串電感Lr，加入氣隙達(dá)到與試驗(yàn)相同的主功率MOS的ZVS狀態(tài)，記錄此時(shí)變壓器的Lm及Lr，以上即為設(shè)計(jì)結(jié)果。變壓器的導(dǎo)線切記f=200kHz，而不能選擇d超過0．27mm的導(dǎo)線。大電流時(shí)宜選擇銅箔，銅箔應(yīng)縱向切開縫隙減少渦流損耗。在磁芯磁密選擇時(shí)考慮到200kHz頻率，B值不宜超過2200高斯。
2 箝位電容MOS及相關(guān)元件的設(shè)計(jì)
變壓器驅(qū)動(dòng)法，IC驅(qū)動(dòng)法可參考L6384的驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)。
對(duì)于箝位電路，核心是令變壓器磁芯完全復(fù)位，使其工作在第I和第Ⅲ象限，這里主要按伏秒積考慮。
箝位電容較大時(shí)，主功率MOS耐壓可以降低，箝位電容較小時(shí)，變壓器復(fù)位時(shí)間較長(zhǎng)，按工作頻率及主功率MOS的波形，做最后調(diào)試決定。
3 功耗計(jì)算及效率預(yù)估
3．1 主功率及箝位MOSFET的功耗
選定主功率MOS之后，查出其RSDON，工作在ZVS狀態(tài)，主要功耗為導(dǎo)通損耗。
但是其Coss充放電造成的諧振損耗是拿不掉的，應(yīng)該計(jì)算。其計(jì)算式為：
式中，VCL為箝位電容上的電壓最高值。驅(qū)動(dòng)損耗的發(fā)熱在驅(qū)動(dòng)器部分不在MOS上。實(shí)際上因?yàn)檫_(dá)不到絕對(duì)的零開關(guān)損耗，實(shí)際損耗比上述計(jì)算值要大出10％左右。
箝位MOS的功耗更難于計(jì)算，可按主功率MOS功耗的30％來(lái)估算。
評(píng)論