120W\24V电源适配器模块的电路设计

设计要求

  ①输入电压:AC85~265V,50Hz

  ②输出电压:DC16~24V｡

  ③输出电流:5.0A

  ④电网调整率:±1%｡

  2.设计步骤

  根据设计要求,现以图8-12所示的原理图来说明设计步骤。

120W､24V电源适配器稳压电源原理图

(1) 器件选择

根据设计要求选择TOP248Y作为电源适配器器件｡这时TOP248Y工作在输出功率的上限,电流设定在最大值,即将Ⅹ端直接与源极相连｡而过压值设定在DC450V,若输入电压超过此值,则topswitch-gx将自行关断,,直到输入电压恢复正常值, topswitch-gx又自行恢复启动｡频率选择端F也与源极直接相连,此时开关工作频率设定在132kHz脉冲变压器的初级电感(即励磁电感)Lm中的电流与电压的关系近似为:

(2) 脉冲变压器的设计要求

I(8-9式中:Uo为初级电感两端的电压,r为开关脉冲宽度  由上式可知:脉冲变压器的初级电感值要适当,一般在300~3000yH之间｡输出功率大的情况应取低限;反之,则取上限｡变压器初级电感不能太小,太小会造成Topswitch-GX系列中MOSFET的漏极电流太大,使开关损耗增加,同时易造成过流保护动作,使电源难以启动｡同样初级电感也不能太大,太大则不能满足输出功率的要求

  (3)电源次级电路的设计

次级电路主要是选择整流管和滤波电容｡整流管的选择应根据输出电流和电压进行,其最大值的选择为

TRLC≈2lo=2×5=10(A)o×D(8-12)

式中,U0为输出电压;Io为输出电流;Uas为最大输入直流电压;D=n为开关的最小占空比n为脉冲变压器的变比

  将Ulms=375V,Uo=24V,Dn=0.18代入式(8-12)得到脉冲变压器的变比为N≈4

  此时脉冲变压器的初级励磁电流为Im=5/4=1.25(A)(8-13)此值远小于TOP248Y的漏极电流(7.2A)

  电源适配器次级整流管在输出电压较低的情况下,一般采用肖特基二极管,用来减小二极管的损耗｡当输出电压较高时,则需要采用快恢复二极管(如图8-12中VD2);当开关频率较高时,应采用超快恢复二极管作整流管,以减小其反向电流对初级的影响

  滤波电容C7的容量应满足输出电压纹波的要求,L1及C8应能有效地滤除开关所产生的噪声影响

  (4)反馈调整电路的设计

  反馈调整电路采用光耦和可调三端稳压器TL431组成的调整电路,如图8-12所示电路中的VR2､R5､R7､R10､R11和R6组成的输出电压调整电路｡R5作为光耦的限流电阻,并不能影响电路的检测环路的增益｡在启动瞬间,检测光耦输出电流,从而改变控制端C的电流实现预调整,以确保适配器在低电网电压和满载启动时达到规定的调整值｡R9､C10､C11和R4､C4组成环路补偿电路

  3.设计中应注意的问题

  Topswitch-GX系列电源适配器若设计得当,则较容易满足设计要求;若设计不当,则会出现一些不正常现象｡在设计24V电源适配器时应注意以下几个问题

①因为24V电源适配器的输出功率较大,故要求脉冲变压器的漏感应尽可能小,特别是在低压大电流的情况下更应如此｡脉冲变压器的初､次级绕组应相间绕制｡即使这样,脉冲变压器漏感中储存的能量仍有可能超过瞬态抑制二极管VR1的功率容量,因而用R2､R3和C2与VR1并联,将漏感中的能量部分地损耗在R2､R3上,以保证VR1的工作可靠性;同时又将电压钳位在DC200V,使topswitch-gx在电源启动与过载条件下,确保器件内部MO)SFET的漏极电压低于DC700V｡

  ②输出滤波电容的等效串联电阻应尽可能小,特别是在低压大电流的情况下更应如否则由于电容损耗增大而大大降低24V电源适配器的可靠性｡

  ③光耦的输出端应靠近控制端C,控制端C的滤波电容应靠近源极;另外多功能端LF或M与源极连接线也应尽可能短,同时要远离漏极,以减小电源噪声｡