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2017.06.08 AC/DC

設計絕緣型返馳式轉換器電路:決定主要零件−IC的VCC相關

採用AC/DC PWM方式的返馳式轉換器設計方法

本節將說明本設計範例所採用的開關電源用控制IC BM1P061FJ,其產生電源電壓VCC的電路,也就是二極體D5 和電容C2,以及限制突波用電阻R9。

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先說明建立電路的目的和如何運轉。基本上,不論是哪一種IC,都必須利用電源讓自己運轉。許多電源IC將輸入電壓當作自己的電源使用。但大部分施加在IC電源引腳上的電源,幾乎都是DC電壓,一般會選擇電壓40VDC以下,特殊高耐壓規格品可達60~80VDC。

在設計AC/DC轉換器上,輸入容許值為85~264VAC,因此一次側的整流電壓為400VDC以上,但無法直接作為電源IC的電源電壓使用。因此,必須透過輸入電壓,產生適合作為電源IC電源電壓使用的電壓。而設計範例中,是以變壓器的輔助線圈(Nd)產生電源IC的電源。

接下來將使用本稿內的稱呼。電源IC的電源稱為VCC,產生VCC的輔助線圈稱為VCC線圈Nd。VCC線圈Nd設定可產生15VDC的圈數。(Nd規格請參照「設計變壓器(計算數值)」。)另一方面,規定電源IC的VCC最大額定值為-0.3~30.0 VDC,運轉範圍為8.9~26.0VDC。VCC線圈Nd所產生的VCC必須以15V為目標值,且控制在不超過運轉範圍下。

VCC是由VCC線圈Nd、整流用二極體D5、平滑且保持穩定用的電容C2、限制突波電壓用的電阻R9所組成。電路是和二次側相同的二極體整流電路。

產生VCC的整流二極體 D5和平滑用電容 C2

如同前述,二極體D5和電容C2將VCC線圈Nd開關(截斷)生成的電壓轉換成DC。基本上可以利用這2個零件,產生VCC用的DC電壓。

二極體D5適合使用高速型的二極體。根據施加到D5上的電壓Vdr算出二極體耐壓值。

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上限為 128.2V/0.7=183V ,且選擇耐壓200V高速整流二極體。

電路中的二極體為 RF05VA2S,屬於耐壓200V、平均整流電流0.5A的高速整流二極體。

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D5所整流的DC電壓,當然會包含較大的漣波在內,因此接上電容C2進行平滑。另外,穩定供應電源IC的VCC所必要的電流,也是安裝C2的目的之一。

此外,和電源IC的VH引腳相接的R1,一同決定了開啟電源時IC的啟動時間(緩啟動)(預計後文再說明VH引腳)。這些屬於IC固有的零件,共用VCC用的電容和設定啟動時間用的電容,能減少零件數量。因此,C2的容量值必須能夠滿足平滑/穩定化,以及啟動時間這2個要求才行。在電源IC的資料表上,提供了和容量、啟動時間相關的圖表,幫助大家做出抉擇。

電容C2: 2.2μF以上、50V耐壓

在設計時,由於根據經驗法則必須達2.2μF以上,因此選擇了10μF。也利用圖表計算出啟動時間。。耐壓原則上施加到VCC的電壓值不超過30V,但上限可使到50V的規格品。

VCC線圈用限制突波電壓的電阻R9

由於變壓器漏電感(Lleak)的關係,當MOSFET從開啟開關至關閉的瞬間,將產生大的突波電壓(尖波雜訊)。預設突波電壓是由VCC線圈所引起,VCC電壓上升後,將啟動IC的VCC過電壓保護功能。為了減輕VCC線圈所引起的突波電壓,串聯插入限制電阻R9。R9以5~22Ω較為適當,請利用實機確認、調整VCC電壓的上升。

如此一來,就能建立產生VCC、供應電源給電源IC的電路。IC的VCC額定值為30V,包含突波電壓在內,不可以超過額定值。和DC/DC轉換器不同的地方為輸入電壓高,因此必須確實加以檢驗。

重點:

・電源IC必須使用電源IC內的控制電路用低電壓DC電源(呼稱範例:VCC等),一般而言會使用變壓器的輔助線圈(其他稱呼:VCC線圈、三次線圈等)。

・大多利用簡易的二極體整流產生電源。

・電壓依照IC規格,尤其AC/DC是從高電壓轉換而來,必須注意不要超過額定值。

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