丰田霸道2700保险盒图解,08款丰田霸道2700保险盒对照表

首页 > 机动车 > 作者:YD1662024-01-01 06:19:31

4.3.4.1 驱动电阻及保护稳压二极管:

图4 中,R85 R16 决定了开关管的开关速度,而开关管的开关速度会影响开关损耗和传导辐射。具体用多大驱动电阻可以通过测开关管波形来选择。反激电源驱动电阻选择需要同时满足开关损耗和电压尖峰要求,对于我们公司反击电源一般工作在DCM 模式,关断损耗远大于开通损耗,所以一般开通电阻R85 比关断电阻R16 大。在保证没有明显关断过冲的情况下,关断电阻越小越好。稳压二极管Z6 起保护MOS 管Q2 的作用,一般选择18V,(连接方法注意,稳压二极管阳极直接接mos 管S 极,而不是接地)。

对于40W 100K 的反激开关电源,其要求开关速度较快,一般将R85 R16 选择在10Ω左右,具体的数值可以通过实验来满足,在mos 发热量允许的情况下,可以将电阻加大,减小开关速度,以得到较好的EMI。

4.3.4.2 电流采样电阻及采样电流滤波电路:

图4 中R20、R21 为电流采样电阻,其阻值需要满足低压满载电流峰值时电阻上最大电压在0.5v-0.8v 之间。这个电压太低影响限功率保护效果,电压太高会影响电源动态。采样电流滤波电路有R121C8 组成,其RC 时间常数要小于开关周期的1/40,根据开关尖峰情况,一般时间常数取200ns-500ns(大于芯片内部前沿消隐电路延时)可以满足大部分开关电源要求。采样电阻最好使用贴片或无感电阻,小功率也可以使用金属膜电阻。

所以对于此电源,由于前面计算,Ipp=0.94A,所以电阻R20//R21 取到0.5Ω-0.85Ω。

4.3.4.3 过压保护原理:

图4 中 Z1 起到过压保护作用,当输出电压变高时,辅助供电绕组电压也升高,导致电容C2电压升高,当电压超过18V 时稳压二极管Z1 导通,输出功率开始受限,当电压超过19V 时芯片3 脚电压超过1V,芯片输出PWM 停止,输出电压被限制。

4.3.4.4 开关MOS 管:

图4 中Q2 为电源开关MOS 管,Mos 管作为开关其需要满足耐压和温升两个问题,初步选型是根据经验MOS 管耐压值可以取1.5*Uinmax,小功率电源开关MOS 电流可以取到2*Ipp。(Ipk 为初级电流峰值)。我们公司变压器一般工作在DCM 下,变压器初级电流计算可以按照伏伏秒积求Ipk=Uinmin*Tonmax/Lm,Uinmin 为输入最小母线电压,Tonmax 为MOS 最大开通时间,Lm 为初级电感量,开关MOS 电压应力有三部分组成:电源输入电压,反射电压,电压尖峰。反射电压:Vrd=(Vo Vf)*Np/Ns,其中Vo 为主反馈输出电压,Vf 为主反馈二极管导通压降,Np 为变压器初级匝数,Ns 为主反馈绕组匝数。尖峰电压取决与驱动电阻,工作电压,和输出功率以及RCD 吸收回路,所以减小mos 管电压应力的方法是加大RCD 吸收,加大驱动电阻,但是而之变化都会影响效率,调试时需要折中选择。

所以此电源选择900V2Amos 管即可,但是由于有时候为了减小mos 管发热量,同时成本增加不多的情况下,可以将mos’管电流选大一点。

4.4 RCD 吸收回路原理及设计:

本开关电源设计中,RCD 吸收回路由R161、R14、C7、D5、D6 组成。(详见图7)由于初级关键器件的的几个寄生参数(一次级间漏感、MOS 的输出电容、二次侧二极管的结电容等),当MOS 关断时,初级电流中耦合的部分转移到次级输出,但是漏感中的电流没有路径可回流,所以漏感能量会在MOS 管D 极形成高压击穿MOS 。

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4.4.1 吸收回路设计:

RCD 吸收回路作用就是给变压器初级漏感一条路径回流,并吸收漏感的电流。RCD 吸收中,R 是根据变压器漏感Lr 储能来设计的,变压器漏感越大;R 需要消耗的能量(Er=Ipk2*Lr/2)越多;R的值就越低。线绕变压器漏抗储能在1~5%,估算出变压器漏磁储能功率;再算出变压器反激电压,就可以用欧姆定律求出阻值了。C 的选择比较宽范,只要RC 积大于10-20 倍周期就可以了,一般RC 积不超过1mS。所以;不会断电后放不完电。

这个值的选择只能估计,一般来讲 50 瓦三路输出100K 反激变压器漏感必须控制在2%以内,否则漏感损耗太大,设计或做工不合理,需要重新选择更大磁芯以减小漏感。

根据上面变压器的计算,可以得知反射电压UR=Vout1*n=5.8*39.5=230V,漏感功率 Pr=Er*fosc=Ipp^2*lr/2*fosc=1.2W

所以电阻选用2 只2W 的金属氧化膜电阻器串联。阻值Rr=Ur^2/Pr/2=22K.但是最终电阻电容选择取决于变压器设计的如何,最简单实用的方法就是测量吸收电容电压。对于RCD 吸收的几个器件,首先焊接一个计算值元件,然后再做调整,达到最好的要求。

●二极管选择:一般使用快恢复二极管,耐压值大于1.2*(Uinmax Vrcd)

●电容电阻选择RC,R*C>10Tsw~20Tsw

●电容电压波动小于10%

●电容值电阻值选择保证Vrcd 电压满足1.2*(Uinmax Vrcd)<Vd,如果Vrcd 电压太高,就减小R,如果Vrcd 太小,会影响效率,所以需要折中选择。

4.5 输出整流及滤波:

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反激电源输出滤波由二极管和滤波电容以及假负载组成,电路如图8 所示。高电压大电流输出整流二极管需要加入RC 吸收二极管电压尖峰(图中R36 C43)。并接在二极管两端的阻容串联元件在二极管开通或关断过程中,电压发生突变时,通过电阻对电容的充电将明显减 缓电压变化率整流二极管加入RC 滤波以后,电压尖峰降低了,振铃震荡也抑制住了.选择合适的RC 对电源可靠性及EMI/EMC 很重要。

C 上的电压在初级MOS 开通后到稳态时的电压为Vo Ui/N,因为我们设计的RC 的时间参数远小于开关周期,可以认为在一个吸收周期内,RC 充放电能到稳态,所以每个开关周期,其吸收损耗的能量为:次级漏感尖峰能量 RC 稳态充放电能量,近似为RC 充放电能量=C*(Vo Ui/N)^2。但是C 取值也是无法精确计算的,根据经验值,一般R36 为2w 阻值在100Ω以内金属膜电阻。C43 一般为高压瓷片电容,选取10n 以内。

由于本电源功率较小频率100K,所以R36 可以使用10Ω,电容使用4 只1206 贴片1nf 高压瓷片电容。但是具体值的加大还是减小需要还是需要实际测量。取值办法一般使用先确定电容,再确定电阻。

在不同输入电压下,再验证参数是否合理,最终选取合适的参数。

4.5.1 整流二极管原理与设计

图8 中D12 是整流二极管。开关电源输出整流二极管需要满足温升和耐压值要求,解决温升一般原则是尽可能使用肖特基二极管,或者选用电流更大的二极管,另外整流二极管本身就是一热源要注意散热,不能放在发热元件附近。二极管耐压值选择一般要大于两倍的反激电压,如果加入RC 吸收电路来吸收二极管尖峰,可以选择耐压值大于1.5 倍反激电压的二极管。所以5V 可以选择40 伏肖特基二极管。

对以5V 来讲,其输出电流最大为6A,最大峰值为21A,所以二极管可以选择2045 两只并联,这样可以减小导通压降,降低损耗。

4.5.2 滤波电容原理与设计

图8 中C57、C75 为反激电源输出滤波电容,这些电容都是电解电容,电解电容ESR 比较大,所以主要考虑电容ESR 对输出电压纹波的影响。另外电解容量一般比较容易做大,所以一般不需要考虑容量对纹波的影响。

电解电容属于易老化器件,所以要考虑长期可靠工作需要满足工作电压低于80%额定电压。另外还要考虑电解电容温升,计算温升比较复杂,一般可靠的选取原则是电容电流Irms 不要超过电容规格书给定的的最大Irms。

对于5V 输出,其有效值前面已经计算Is1rms=9A,所以电容可以选用10v/2200uf (每只可以吸收1.3A 电流)7 只并联。然后由于纹波±150mV 要求,所以要求滤波电容的并联ESR 需要小于150mv/Isip=150mv/21A=7mΩ。7 只20℃电容并联电阻为:62m/7=8.8mΩ。但是实际工作过程中,电容温度会较高,所以电阻会低于8.8mΩ。基本可以满足要求。

4.5.3 假负载原理与设计

图8 中R59、R60 为假负载,其大小是由辅助绕组的供电决定,如果假负载太轻,那么电源输出空载时辅助绕组得不到足够供芯片UC3844 工作的能量,电源会打嗝。

另外适当加大假负载会提高电源动态和交叉调节能力。在调试电源中如果出现打嗝现象,可以加大假负载再调试。

此电源所有输出都应该加入假负载,尤其是±15V,如果假负载太轻,容易造成电压漂高。

5、电源保护电路

5.3.1 短路保护电路

1、在输出端短路的情况下,PWM 控制电路能够把输出电流限制在一个安全范围内,它可以用多种方法来实现限流电路,当功率限流在短路时不起作用时,只有另增设一部分电路。

2、短路保护电路通常有两种,下图是小功率短路保护电路,其原理简述如下:

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当输出电路短路,输出电压消失,光耦OT1 不导通,UC3842①脚电压上升至5V 左右,R1 与R2 的分压超过TL431 基准,使之导通,UC3842⑦脚VCC 电位被拉低,IC 停止工作。UC3842 停止工作后①脚电位消失,TL431 不导通UC3842⑦脚电位上升,UC3842 重新启动,周而复始。当短路现象消失后,电路可以自动恢复成正常工作状态。

3、下图是中功率短路保护电路,其原理简述如下:

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