AC/DC 电源的设计原理
1、输入整流滤波单元
本设计电源的输入电压是 50Hz 交流电压 85~265Vac,需要整流成直流再 参与变换。最简单的方法是整流桥整流,50Hz 交流电压经过全波整流后变成 脉动直流电压,再通过输入滤波电容得到直流高压。
1)整流桥的选择
整流桥的主要参数有反向峰值电压 VRR(V),正向压降 VF(V),平均整流 电流 IF(A),正向峰值浪涌电流 IFSM(A),最大反向漏电流 IRM(μA)。
整流桥的反向击穿电压 VRM 应满足下式要求:
VRM>1.25*1.4Vinmax 即 1.25*1.4*265=450 V
应选耐压 600V 的整流桥
整流桥额定的有效值电流为 IF,应当使 IF≥3IRMS。计算 IRMS 的公式 如下:
IRMS= Is= P/η/Vs=2.5/0.75/110=30.3 mA
实际选用 lA、600V 的整流桥,以留出一定余量。
2)输入滤波电容器的选择
铝电解电容器的额定电压的 1.3 倍作为电容器的浪涌电压,工作电压高于 160V 时,是额定工作电压+50V 作为浪涌电压,这是生产厂家保证的电压, 可以允许在短时间内承受此电压。电容器处于浪涌电压时,电流会很大,如 果时间太长,会爆开。
所以铝电容器应该选用额定电压稍高的,实际工作
电压为标称额定电压的 70~80%为宜,所以选用额定电压值为 400V 的铝电解 电容。
由于模块电源体积的限制,在 85~265Vac 的输入范围内,前级储能铝电 解电容的容值一般选取 2 倍于输出功率的值,即 2.5*2=5,综上,铝电解电容 的取值以 4.7μF/400V 为宜。
2、功率变压器的设计
1) 考虑到 2.5W 的输出功率实际很小,还有模块电源的体积限制。选择截 面积足够而体积尽可能小的 EPC13(Ae=12.5mm2)的铁氧体磁芯来完成功率的 转换。
2) 计算 ton
原边绕组开关管的最大导通时间对应在最低输出电压和最大负载时发生。 设 D=ton/Ts=0.45
有:Ts=1/f=1*106/66*103=15.2 μs
ton =D* Ts =0.45*15.2=6.84 μs
3) 计算最低直流输入电压
设电源在最低电压时输出最大负载,计算输入端的直流电压。对于单项交 流整流用电容滤波,直流电压不会超过交流电压有效值的 1.4 倍也不小于 1.2 倍。现取 1.3 倍。
即:Vs=85*1.3=110 V
4) 选择工作时的磁通密度值
已知 EPC13 的中心柱磁路的有效面积 Ae=12.5mm2,饱和磁感应强度在 100℃时是 390mT,则 65%的饱和值:
△Bac=390*0.65=250 mT。
5) 计算原边匝数
因为变压器输入电压是一个方波,一个导通期间的伏秒值与原边匝数关 系: