一种小功率磁隔离单端正激变换器的设计与计算
2021-01-25杨路华
杨路华
(陕西华经微电子股份有限公司,陕西 西安 710065)
1 电路主要技术指标及构成
在中小功率电源中,使用较多的拓扑主要有单端正激、单端反激以及推挽正激。其中,单端正激式电源由于其结构简单、输出纹波小以及交叉调整率好等特点,在低压输出和500 W输出功率范围内使用较为广泛。在此主要对输入28 V和输出5 V/25 W电源进行设计和计算。电路拓扑采用单端正激式,PWM控制芯片采用UC1843,频率设定为400 kHz。功率级去磁方式采用谐振去磁,磁隔离控制芯片采用UC1901。主要技术指标如下[1-3]。
输入电压为20~50 V(标称28 V),输出电压为(5±0.25)V,输出电流≤5 A,输出功率为25 W,效率≥77%,输出纹波电压≤50 mV,电压调整率≤50 mV,负载调整率≤50 mV,开关频率为350~500 kHz,启动延迟≤10 ms,启动过冲≤50 mV,短路功耗≤14 W,禁止低电平,绝缘电阻≥100 MΩ,最大尺寸为54 mm×29 mm×10.5 mm,隔离方式为磁隔离。
具体电路由输入滤波电路、辅助供电电路、脉宽调制电路、功率级电路、输出整流电路、输出滤波电路以及反馈电路组成,如图1所示[4]。

图1 模块电源原理图
2 电路参数设计与计算
2.1 输入滤波电路
输入滤波电路设有π型滤波电路,由电容C1和C2以及电感L1组成。综合电路体积和滤波效果两方面因素,电源输入滤波电路的转折频率一般要低于其开关频率的1/6[5]。若模块电源的开关频率为400 kHz,那么转折频率要小于66.6 kHz。
电容C1和C2的耐压值选取100 V,容值为1 μF。L1、C1以及C2组成π型低通滤波器,电感量选取6.2 μH,转折频率为:

所求转折频率为64 kHz小于66.6 kHz,因此满足设计要求。
2.2 功率级电路
2.2.1 功率变压器
高频开关电源功率变压器的磁芯应选择功率铁氧体材料,选择PC40功率铁氧体。……
