基于dpa-switch的反激式开关电源的设计.doc

研究生课程论文(2013-2014学年第一学期)基于DPA-Switch的反激式开关电源设计研究生:汪玉明提交日期:2014年2月20日研究生签名:学号201321013193学院自动化科学与工程学院课程编号Z0811026课程名称电力电子课程实践学位类别硕士任课教师王孝洪教师评语:成绩评定:分任课教师签名:年月日基于DPA-Switch的反激式开关电源设计摘要十多年来,分布式电源架构(DPA)已被广泛应用,而且在高密度电源模块出来以后,它的优点更能充份的发挥。在工控,军工及医疗仪器方面都得到了充分的利用。分布式电源结构已成为电源的主流架构。DPA-Switch是新一代的高集成度、高压DC-DC转化芯片,其电路简单,不仅具有分立元器件开关电源极为灵活的优势,而且可以提高DC-DC变换器的可靠性,并能降低成本。本文介绍了该系列集成控制器的原理及其在DC-DC反激变换器中的应用,并设计了一个单端反激式多路输出开关电源,简要介绍了变压器的绕制。实验结果表明该电源运行可靠,输出稳定。关键词DPA-Switch;单端反激;DC-DC变换器;多路输出DPA整体原理简介分布式电源是非集中的电源结构,通常是由一个在AC市电端的AC-DC转换器构成,给放在别处的DC-DC转换器供电。该AC-DC转换器提供一个中转总线电压,通常为48V,以及稳压、隔离、噪声消除和功率因素校正等功能。图1-1分布式电源结构图该中转电压由靠近负载端的DC-DC转换器传给负载。一般在通信系统中是在48V总线上分布功率,板上的隔离式DC-DC转换器匹配负载的需要。这有助于动态响应及去除系统上的分布电压等问题。分布式手段能分散系统热能,大大减少或去除所需的散热器或高速风流。整体系统温度保持均散平稳,较易符合可靠性指标。DPA开关电源系列为PI公司生产的专用于电信部门配电系统的高集成度DC-DC变换器。根据各国现有电信系统供电标准大多为24V、48V和64V,因此该变换器输入电压设定为16-75V直流电压。DPA系列的应用特点如下:•PoE应用、VoIP、WLAN、及安全用摄像头;•电信中央办公设备:xDSL、ISDN、PABX;•功率配电(24V/48V总线);•工业控制。DPA-Switch与TOPSwitch®使用了相同的拓扑结构,将功率MOSFET、PWM控制器、故障保护及其它控制电路高效集成在一个单片CMOS芯片上。使用者可以通过对三个引脚不同的配置实现高性能的设计,它同时还具备迟滞热关断的保护特性。此外,所有关键参数(比如限流点、频率、PWM增益)都具有严格的温度及绝对容差,从而简化了设计并降低了系统成本。DPA423-426功能框图的描述:图1-2功能结构框图主要包括200V的高频功率MOSFET、PWM控制器、高频振荡器、高压启动偏置电路、基准电压、误差放大器、用于环路补偿的并联偏置调整器以及各种保护电路等引脚功能描述漏极(D)引脚:高压功率MOSFET的漏极输出点。此引脚经过一个开关的高压电流源给芯片部提供开机偏置电流。同时该引脚也是漏极电流的限流点检测点。控制(C)引脚:误差放大器及用来控制占空比的反馈电流的输入引脚。部分流稳压电路连接节点。在正常工作时提供部偏置电流。同时,它也用来连接供电去耦及自动重启动/补偿的电容。线电压检测(L)引脚:过压(OV)、欠压(UV)锁存、降低DCMAX的线电压前馈、远程开/关和同步时使用的输入引脚。连接至源极引脚则禁用此引脚的所有功能。外部流限设定(X)引脚:外部流限调节和远程开/关控制引脚。连接至源极引脚则禁用此引脚的所有功能。频率(F)引脚:选择开关频率的输入引脚:如果连接到源极引脚则开关频率为400kHz,连接到控制引脚则开关频率为300kHz。源极(S)引脚:此引脚是输出MOSFET的源极连接点,用于功率返回端。它也是初级控制电路的公共点及参考点。第二章DPA--Switch单端反激式开关电源电路传统的单端反激式开关电源一般由PWM控制芯片(如UC3843)和功率开关管(如MOSFET)组成,电路的控制环路设计复杂,容易造成系统工作不稳定。随着PI公司生产的DPA-Switch为代表的新一代单片开关电源的问世,以上诸多问题都得到了很好的解决。图1-3是典型的DPA-Switch单端反激式开关电源电路。根据电路的要求可选择不同的反馈电路,其中变压器具有能量存储、原副边隔离和电压转换三种作用。图1-3典型的DPA-。开关电源的技术指标:输入电压24V(18V~30V)。多路输出:其中一路输出5V/,用来给驱动板上的逻辑器件供电;一路输出+15V/、-9V/,用来给