DC-DC模块电源功率电路的设计方法.ppt

DC/DC模块电源的设计方法 --功率电路的设计 开关电源的设计方法： 功率电路的设计 反馈回路的设计 控制回路及辅助功能的设计 变压器设计 电感的设计 功率元件的选择 反馈方式的确定 控制芯片的外围电路设计 PI调节器的设计 辅助电源的设计 各种保护功能的设计 EMI及噪声抑制 三种基本的隔离开关电源： Vin Vo L S D1 D2 Vin Vo L S1 D1 D2 S2 正激型变换器 Vin Vo S Lm D Flyback Converter 桥式变换器 + u(t) - i(t) 电感的电磁学定义： φ 根据法拉第电磁感应定理，二者是同一的： i(t) φ 电路的观点： 磁场的观点： 磁通，磁通密度，及磁芯的导磁率 ： φ 真空： 空气： 铁粉芯： 铁氧体： 在国际单位制中：B称为磁感应强度，单位：特斯拉 T H称为磁场强度，单位：安培每米 A/m φ 面积为S 磁感应强度为B 均匀磁场 称为磁通，磁通围绕电流构成一个闭合回路，且大小连续。 B又称为磁通密度 φ 闭合的磁路及磁路中的气隙： N I 磁路长度lc 磁场强度Hc 截面积Ae 根据电感的定义： 根据安培环路定理: 气隙长度la 气隙强度Ha 在气隙处磁通连续: 所以: 对于无气隙的电感: 对于有气隙的高导磁率电感: N I 磁路长度lc 磁场强度Hc 截面积Ae 磁芯中的磁场强度为： 气隙长度la 气隙强度Ha 铁磁材料的饱和磁密： 磁芯中的磁通密度为： 铁磁材料的磁滞回线 当铁磁材料中的B增加到一定程度时，导磁率μ值会变小，甚至导磁性消失 μ值变为1， 一般铁氧体的饱和磁密为 0.3~0.5T. 增加气隙可以减小电感量，降低磁芯的磁通密度，从而避免磁芯饱和。 铁磁材料的磁芯损耗： ΔB ΔB Bdc Vm : core volume Cm, α,β : provided by manufacture of magnetic core. α= 1~2 β= 2~3 for Philips 3F3 core. 变压器的工作区间 直流电感的工作区间 铁磁材料的磁芯损耗的测量： LCR Meter + u(t) - i(t) 根据实际工作的f和 ΔB画出磁芯的磁滞回线（B-H），磁滞回线的面积即为磁芯损耗 1/R代表了磁芯在小信号下的损耗大小。 High L*Q will lead to low core loss Core characteristics analysis(1) Sheet3 f Vs L Pcv Chart31 400kHz,40V No.1 No.2 No.3 No.4 No.5 No.6 No.7 No.8 No.9 No.10 Pcv(w) 100k,200mT 400K Q L(u H) L*Q 100k 1/(L*Q) .35 .30 .23 .27 .21 .28 .12 409.09 327.17 279.52 353.42 415.34 234.60 405.88 16.78 24.95 59.44 28.32 49.08 33.09 52.72 6864.60 8162.54 16614.67 10010.35 20386.94 7762.35 21398.89 .35 .35 .31 .32 .29 .34 .28 406.54 324.31 276.88 349.86 410.19 233.20 400.36 31.52 42.46 71.18 46.65 58.96 56.82 63.77 12814.14 13771.50 19708.32 16319.57 24185.21 13249.96 25530.56 400kHz,80mT Pc 400kHz Ls 400kHz Q 400kHz L*Q 100kHz,200mT Pc 100kHz Ls 100kHz Q 100kHz L*Q 409.09 186.54 327.17 161.34 279.52 353.42 415.34 234.60 405.88 102.84 16.78 42.04 24.95 70.06 59.44 28.32 49.08 33.09 52.72 57.14 .35 .29 .30 .24 .21 .28 .15 .38 .28 .22 .28 .16 .23 .20 .20 .10 409.09 186.54 327.17 161.34 415.34 234.60 405.88 102.84 16.78 42.04 24.95 70.06 49.08 33.09 52.72 57.14 68