3.3V10A通信开关电源的设计毕业论文(6)(9)

较大的电压变动及脉冲存在的情况，否则，超过容许范围的电压会损及滤波器中的电容及电阻。

漏电流是指在额定的电压下，滤波器相线和中线与地之间流过流有严格的规定，相线或零线对大地的漏电流不超过3.5mA。[13] 2.参数的设计

本设计中采用的EMI滤波器基本结构如图3-3所示，它由L4、C41、C42、C43、C44组成。其中，L4表示绕在同一铁心上共模电感，两者匝数相等，绕向相同：C41～C44为滤波电容，L4与C43、C44分别构成共模噪声滤波器，滤除电源线上的共模噪声。由于电感器的绕制工艺不可能保证L4两个完全相等，所以两者之差就形成了差模电感。差模电感与C41、C42构成差模噪声滤波器，滤除差模噪声。L电感量通常为几十毫亨，差模电感一般为L的1.5％～2％(与结构及绕制工艺有关)。通常，C41和C42选用陶瓷电容或聚乙烯薄膜电容器，电容量一般选0.1μF～0.47μF；C43和C44选用陶瓷电容，电容量一般选2200pF～0.1μF。[14] 所以选取参数如下： ①L容量选为30mH；

②C41～C44选用陶瓷电容，容量选为0.1μF；

3.4 磁复位电路的设计

在各种间接直流变流电路中，正激DC/DC变换器具有电路拓补结构简单，输入输出电气隔离，电压升、降范围宽，易于多路输出等优点，因此被广泛应用于中小功率电源变换场合，尤其在供电电源要求低电压大电流的通讯和计算机系统中，正激电路更能显示其优势。但是在开关关断期间，高频变压器必须磁芯复位，以防变压

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器铁心饱和，因此必须采用专门的磁复位电路。目前，正激电路磁芯复位技术主要有：辅助磁通绕组复位，LCD箝位复位，RCD箝位复位，有源箝位复位。[15]

1. 辅助磁通绕组复位是一种传统的磁芯复位方法，电路原理图如图3-4所示，它增加了一个附加线圈，在开关管关断的时候，磁化能量通过辅助磁通绕组回馈到电源，磁化能量无损。但是变压器需要增加一附加线圈，绕制难度加大，同时体积也增大，占空比不能超过0.5，不适合大功率输出场合。

471/1KVC3R1D01MBR2010047/2WVCC2LNP+Vin-0.22R6QIRF640D2MUR160NM.TNS.MBR20100D02MBR20100R2C5+470/25VC6++R44.7KR0100.D03MBR20100D0447/2W470/25VLEDVo-C4471/1KVGND1

图3-4 辅助磁通绕组复位

2. RCD箝位复位电路原理图如图3-5所示。开关管关断后，磁化能量一部分转移到开关管并联电容Cs中，一部分消耗在箝位电阻R上。与辅助磁通绕组复位相比，RCD箝位复位电路结构简单，开关管关断电压箝位在Uc+Uin，不会出现尖峰电压，且占空比可以大于0.5，输入电压范围可以很宽。它的缺点是大部分磁化能量消耗在箝位电阻R中，因此适合于廉价、效率要求不太高的功率变换场合。

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471/1KVC3R1D01MBR2010047/2WVCC2LNP+Vin-0.22R6QIRF640CRVD.TNS.D02MBR20100D03MBR20100MBR20100R2D0447/2WC5+470/25VC6++R44.7KR0100470/25VLEDVo-C4471/1KVGND1

图3-5 RCD箝位复位电路原理图

3. LCD缓冲网络复位电路原理图如图3-6所示。开关管关断后，磁化能量存储在箝位电容C中，开关管关断电压箝位在2Uin，Lc中能量无损地回馈到电源。LCD箝位复位电路结构简单，开关管关断电压箝位固定，避免了尖峰电压;而且不存在耗能元件，属于无损复位，提高了电路变换效率;而且电路地可靠性高，通过选取适合地箝位电路元件值，可以保证电路工作在较宽地负载范围内，且箝位电容C的电压值、电感Lc的电流峰值不改变。占空比最大为0.5，输入电压范围受限，因此适合于中等功率高效变换场合。[16]

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471/1KVC3R1D0147/2WVCC2LVD3+VD2MBR20100NPC.TNS.D02MBR20100D03MBR20100MBR20100R2D0447/2WC5+470/25VC6++R44.7KR0100VinVD1Lc470/25VLEDVo-C4471/1KVQIRF640-0.22R6GND1

图3-6 LCD缓冲网络复位电路原理图

综上所述：RCD箝位复位电路尽管有电路简单等特点，但它把大部分磁化能量消耗在箝位电阻R中。LCD缓冲网络复位电路结构简单，而且不存在耗能元件，属于无损复位，提高了电路变换效率。但它的输入电压范围受限，所以这次论文选择的是辅助磁通绕组复位方式。[17]

3.5 输出滤波器的设计和参数计算

3.5.1 输出滤波器的设计

一般说来，因为正激式变换器与Buck变换器计算公式一致，正激式变换器也是由Buck演变而来，所以正激式变换器与Buck有相同的特点。Buck变换器的主电路输出滤波器电路输出端的电感L尽可能小，以获得最好的瞬态响应及最低的成本。如使用了大电感，那么电源就不能迅速响应负载电流的变化。反之，如果用太小的电感，那么将在输出部件和变换器中产生很大的纹波电流，这将降低

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电路的效率，甚至在轻载时会出现不连续的工作状态。[18]

为了提供稳定的直流输出，同时也为了减少电路中的纹波和噪声，在开关电源的输出端通常增加LC低通滤波器。

在正激变换器中，这些滤波器实现两个主要功能：

第一个功能就是能够进行能量的存储，以保证开关电源在整个开关周期内维持近似稳定的直流电压输出；

第二个功能可能不明显，该功能就是把高频谐波和共模输出干扰减少到一个可以接受的范围内。

但现实这两个功能却是不兼容的。为了保持几乎不变的直流电压输出，那么输出电容流过的电流必须也是几乎不变的，因此，就输出电感元件来说要求有较大的电感。

输出电感也必须可以通过直流电流，该电感常常是较大的，可以有较多匝数。较多的匝数带来较大的匝间电容，具有较低的自谐振频率，此种电感元件在高于其自谐振频率下具有较低阻抗，它不能把串扰电流的高频分量有效的衰减。

进一步来说，主要根据能量存储能力、纹波额定值而不是高频阻抗来选择滤波电容的。大容量的电解电容的等效串联电阻和等效串联电感可以是很大的。除非使用更贵的低等效串联电阻电容器，否则输出电容的高频噪声衰减可能很差。

上述的寄生参数是不需要的，这些寄生的等效串联电阻和等效串联电感以及匝间电容效应值需要进一步的研究。[19] 1.开关方式输出滤波器的寄生效应

在图3-7 (a)显示的是一级LC输出滤波器，像这样的滤波器一般可以在典型的正激变换器中找到，其中包括寄生元件Cc、Rs、等效串联电感及等效串联电阻。串联的电感支路L中给出一个纯电感L1和一个不可缺少的绕组电阻RS相串联，寄生的分布匝间电容作为一

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