AC-DC|設計篇
設計絕緣型返馳式轉換器電路:決定主要零件−輸出整流器和Cout
2017.05.11
重點
・基本電路的運轉狀況和二極體整流式DC-DC轉換器相同。
・輸出整流二極體使用損耗小的蕭特基二極體、高速整流二極體。
・輸出電容所使用的電解電容,壽命和漣波電流之間的關聯值得多加考量。
本節將說明配置在變壓器T1二次側上的整流用二極體D6、輸出電容(Cout)C7和C8。
一開始先簡單說明此部分如何運轉。在變壓器T1的二次側上,一次側MOSFET開關(開/關)所產生的能量,穿過絕緣阻障層傳送。由於AC電壓重覆開、關,為了能轉換成必要的DC電壓,因此經由1個二極體D6進行整流,成功轉換成DC。整流後的電壓由於存在著漣波,所以使用輸出電容C7、C8平滑漣波,轉換成漣波小的DC電壓。
整體電流的流向如同在「絕緣型返馳式轉換器的基本概念:開關式AC-DC轉換」中所說明般,來自於AC電源的輸入電壓經由橋式二極體整流,暫時轉換成DC電壓。而該DC電壓再經由開關電源IC所控制的MOSFET,只切分出必要的功率(截斷),成為AC電壓,接著經由整流該輸出段和平滑電路,轉換成想要的DC電,本設計中則是轉換成12VDC。整體電路請參照「設計絕緣型返馳式轉換器電路」。
輸出整流二極體 D6
如同上述,D6整流變壓器T1二次側所產生的AC電壓,再轉換成DC輸出。就像電路圖所示般,和採用二極體整流(非同步)方式的DC-DC轉換器相同。不同的部分只有一次側的DC電壓,為數百伏特的高電壓。
為了降低損耗,使用高速二極體(蕭特基二極體、高速整流二極體)作為輸出整流二極體。若使用一般的二極體,就無法獲得想要的電源性能,最糟時還可能因為發熱造成破壞。基本上,和二極體整流DC-DC轉換器選擇二極體的方式相同。
考量上限值,選87V÷0.7=124V ⇒ 200V規格品
二極體的損耗(概算值)為: Pd=VF×Iout=1V×3A=3W
建議電壓的上限為70%以下,電流50%以下。在示範電路中,使用ROHM的高速整流二極體 RF1001T2D(200V 10A、TO-220F封裝)。
最後,在組裝到電路上之後,確認溫度上升狀況,必要時重新檢討零件,並加裝散熱片幫助散熱。
輸出電容(Cout) C7 、C8
輸出電容除了平滑整流電壓的漣波外,也能在負載電流暫時增加時保持電路穩定。
一次側的MOSFET開啟時,電流將流過二極體D6(開啟),輸出電容供應電流至負載端。MOSFET開啟時,二極體D6導通(開啟),輸出電容C7和C8充電且供應電流至負載端。
根據供電裝置可容許的峰至峰漣波電壓(ΔVpp)和漣波電流(Is(rms)),來決定輸出電容。
一般規定開關電源用電解電容(低阻抗品)的阻抗為100kHz,所以
也就是說,以200mVpp作為漣波電壓容許值的時候,必須選擇阻抗0.01Ω以下的電容。
接取算出漣波電流,並根據該漣波電流數值探討電容額定漣波電流值。
耐壓以輸出電壓2倍為標準。Vout×2=12V×2=24V ⇒ 25V以上
示範電路中並聯2個開關電源用低阻抗型35V 1000μF的電容。
輸出電容一般使用電解電容。電解電容屬於壽命有限的零件,漣波電流變多將縮短壽命。壽命由電容製造廠告知計算和規定,請向電容製造廠確認。
輸出漣波電壓和漣波電流必須實際利用電路加以確認。
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- 採用AC-DCPWM方式的返馳式轉換器設計方法概要
- 所謂隔離型返馳式轉換器
- 絕緣型返馳式轉換器的基本概念:所謂開關AC-DC轉換
- 絕緣型返馳式轉換器的基本概念:所謂反馳式轉換器的特徵
- 絕緣型返馳式轉換器的基本概念:返馳式轉換器的運轉和緩衝
- 絕緣型返馳式轉換器的基本概念:所謂不連續模式和連續模式
- 設計步驟
- 決定電源規格
- 選擇設計上所使用的IC
- 設計絕緣型返馳式轉換器電路
- 設計絕緣型返馳式轉換器電路:設計變壓器(算出數值)
- 設計絕緣型返馳式轉換器電路:設計變壓器(設計構造)-之1
- 設計絕緣型返馳式轉換器電路:設計變壓器(設計構造)-之2
- 設計絕緣型返馳式轉換器電路:決定主要零件-MOSFET相關之1
- 設計絕緣型返馳式轉換器電路:決定主要零件-MOSFET相關之2
- 設計絕緣型返馳式轉換器電路:決定主要零件-CIN和緩衝電路
- 設計絕緣型返馳式轉換器電路:決定主要零件−IC的VCC相關
- 設計絕緣型返馳式轉換器電路:決定主要零件−設定IC、其他
- 設計絕緣型返馳式轉換器電路:EMI對策和輸出雜訊對策
- 機板配線範例
- 彙整
下載資料
AC-DC
- 基礎篇
-
設計篇
-
採用AC-DCPWM方式的返馳式轉換器設計方法概要
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- 彙整
- AC-DC 非隔離型降壓轉換器的設計案例概要
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使用SiC-MOSFET的隔離型準諧振轉換器的設計案例 前言
- 設計中使用的電源IC:專為SiC-MOSFET最佳化
- 設計案例電路
- 變壓器T1的設計 其2
- 變壓器T1的設計 其1
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- 主要零件的選型:緩衝電路相關零件
- 主要零件的選型:輸出整流二極體
- 主要零件的選型:輸出電容、輸出設定及控制零件
- 主要零件的選型:MOSFET閘極驅動調整電路
- 主要零件的選型:電流檢測電阻及各種檢測用引腳相關零件
- 主要零件的選型:EMI及輸出雜訊對策零件
- PCB板佈局範例
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- 評估結果:效率和切換波形
- 小結
-
提高AC/DC轉換器效率的二次側同步整流電路設計 前言
- 設計步驟
- 用於設計的IC
- 電源規格和替代電路
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- 同步整流電路部分:週邊電路零件的選型-MAX_TON引腳的C1、R3以及VCC引腳
- 分流穩壓器電路部分:週邊電路零件的選擇
- 故障排除(Trouble Shooting)①:當二次側MOSFET立即關斷時
- 故障排除(Trouble Shooting) ②:當二次側MOSFET在輕載時因諧振動作而導通時
- 故障排除(Trouble Shooting) ③:當VDS2受突波影響超過二次側MOSFET的VDS耐壓時
- 二極體整流和同步整流的效率比較
- 安裝PCB板佈局相關的注意事項
- 總結
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採用AC-DCPWM方式的返馳式轉換器設計方法概要
- 評估篇
- 產品介紹
- FAQ