門(mén)禁帶后備電源供電板設(shè)計(jì)(電路原理圖有詳細(xì)注釋與解析)

ID:225002 · 發(fā)表于 2017-8-5 16:26

前段時(shí)間設(shè)計(jì)的一個(gè)項(xiàng)目，前端為反激式開(kāi)關(guān)電源14.7v輸出，利用電阻限流給電池充電，先大電流，隨著電池電壓的升高，充電電流逐漸變小！！下面是原理圖部分
輸出總功率Pout=P1+P2+P3+P4=50.7w
假設(shè)最低效率為0.8，則輸入總功率Pin=Pout/0.8=63.4w

（清晰版的pdf格式原理圖可以在51hei附件中下載）

電阻R8不能取太大，保證流過(guò)TL431的電流十幾毫安這樣TL431在完全導(dǎo)通和完全關(guān)斷時(shí)，a點(diǎn)的電壓變化就大電阻R13和電容C18實(shí)現(xiàn)差分濾波，當(dāng)電源輸出存著干擾時(shí)a.b點(diǎn)的電位都是由輸出電源提供的，但是當(dāng)輸出電源有干擾時(shí)，由于b點(diǎn)電阻分壓，a點(diǎn)沒(méi)有，導(dǎo)致a點(diǎn)、b點(diǎn)存著很大的電位差使用差分電路濾除干擾。R8、C22同樣構(gòu)成PI比例積分，防止a點(diǎn)電壓急劇變化

匝比N=Np（初級(jí)匝數(shù)）/Ns（次級(jí)匝數(shù)）
Vin指變壓器初級(jí)線(xiàn)圈兩端電壓
Vo指變壓器次級(jí)線(xiàn)圈兩端電壓
mos管關(guān)斷期間，由次級(jí)Vo折射到初級(jí)的電壓Vor
Vor=Vo*N
mos管開(kāi)通期間，由初級(jí)Vo折射到次級(jí)的電壓Vinr
Vinr=Vin/N
Iin指的是初級(jí)電容流入和流出后的平均電流
Io指的是次級(jí)電容對(duì)負(fù)載的平均電流
ILs指的是次級(jí)電感線(xiàn)圈上的腰線(xiàn)電流
ILp指的是初級(jí)電感線(xiàn)圈上的腰線(xiàn)電流
ILp=ILs/N
IL=Io/D

假定效率為85%，則Pin=Pout/0.85=71w
IRFBC20 的耐壓值為600v，留有一定余量，取550V
mos在關(guān)斷期間，承受的電壓為380+Vor+漏感產(chǎn)生的電壓Vz
Vor+漏感產(chǎn)生的電壓Vz=170v
Vz/Vor=1.4時(shí)為最佳點(diǎn),算得Vor=71v
N=Vor/(Vo+0.7)=4.8,按N=5計(jì)算
由次級(jí)電感、電容、二極管拓?fù)潢P(guān)系，最終電感上的電壓波形
理想占空比D=Ton/(Toff+Ton)=Voff/(Von+Voff)=Vor/(Vin(min)+Vor)=0.31
MOS管ON期間，則初級(jí)平均輸入電流Iin=Pin/Vin(min)=71/156=0.46A
次級(jí)平均電流Io=60.3/14=4.3A
最終OFF、ON期間的腰線(xiàn)電流會(huì)相等ILon=ILoff=Iin/D=Ior/(1-D)
求得D=0.35
則初級(jí)腰線(xiàn)電流ILin=Iin/D=0.46/0.35=1.3A
則對(duì)應(yīng)于P1輸出口腰線(xiàn)電流：ILo1=Io/(1-D)=4.3/0.65=6.6A
在電網(wǎng)輸入最高電壓時(shí)計(jì)算Vor 通常：AC:110V~265V
輸出電壓Vo=14V
為對(duì)稱(chēng)的鋸齒波，有：Von*Ton=Voff*Toff 得：Ton/Toff=Voff/Von
Vin(min)指的是最小輸入交流電壓的平均值：Vin(min)=110*1.414=156v
輸出總功率Pout=P1+P2=60.3w
MOS管OFF期間，折算到初級(jí)的平均電流Ior=Io/N=4.3/5=0.86A
對(duì)于初級(jí)線(xiàn)圈，ON期間腰線(xiàn)電流ILon=Lin/D
對(duì)于初級(jí)線(xiàn)圈，OFF期間腰線(xiàn)電流由次級(jí)折算，ILoff=Ior/(1-D)
則對(duì)應(yīng)于P2輸出口腰線(xiàn)電流：ILo2=Io/(1-D)=0.02/0.65=0.03A

電感紋波率r=△I/IL=0.5
電感上的峰值電壓Ipk=IL*(1+r/2)
則ILinpk=1.3*1.25=1.6A（作為選取MOS管的標(biāo)準(zhǔn)）
△I=V*△t/L
則電感電流上升期間（ON期間）有：△I=Vin(min)*Ton/L=Vin(min)*D/L*f
Ton=D/f r=△I/IL=0.5
則L=Vin(min)*D/r*ILinpk*f
則初級(jí)電感L=156*0.35/0.5*1.6*120000=0.57mH
IL指的是電感上的腰線(xiàn)電流
則ILopk1=6.6*1.25= 8.3A（作為選取二極管的標(biāo)準(zhǔn)）
則ILopk2=0.03*1.25=0.04A（作為選取二極管的標(biāo)準(zhǔn)）
Vin(min)指的是最小輸入交流電壓的平均值：Vin(min)=110*1.414=156v
則初級(jí)電感L=156*0.35/0.5*1.6*120000=0.57mH

變壓器設(shè)計(jì)步驟
1.由變壓器的最大輸入功率，確定變壓器體積