反激级联 SMPS，220/12,6 伏特 0,5 安培。方案、说明

反激级联 SMPS，220/12,6 伏 0,5 安。无线电电子电气工程百科全书

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在引起读者注意的文章中，给出了基于反激式级联电压转换器的 SMPS 的工作原理描述和实用图。场效应开关晶体管的漏极上不存在电压浪涌，使得可以降低对其最大允许电压的要求。

网络开关电源，其电路如图1所示。 1，指的是所谓的反激式转换器，但其输出级电路与“经典”反激式有很大不同。可以看出，晶体管VT2的漏极电路中没有阻尼二极管阻容电路；不需要脉冲变压器的单独绕组为控制器供电，而是使用两个单独的储能器件——电感L1和隔离变压器TXNUMX。

（点击放大）

在输出级，其简化框图如图 2 所示。 1、能量传递过程可以有条件地分为两个阶段。首先，能量在正向行程期间积聚在电感器 L1 的磁场中，并在反向行程期间通过开路二极管 VD1 传输到电容器 C1。到反向冲程结束时，电容器 C1 将如下充电。根据该方案，其上衬将获得相对于下衬的负电势。在第二阶段，在下一个正向冲程期间，充电的电容器C1通过开路的晶体管VT2和二极管VD1将连接至变压器T1的初级绕组并开始放电。此时，能量在变压器T3的磁场中积累，最后，在下一个反向冲程期间，能量通过二极管VD2上的整流器和平滑电容器CXNUMX传输到输出。

反激级联 SMPS，220/12,6 伏 0,5 安

现在让我们更详细地分析 SMPS 的工作（见图 1）。二极管VD1-VD4上装有桥式整流器，电容器C4、C5平滑整流电压的纹波。由于储能过程相结合，电感L1和变压器T2初级绕组的总电流流过开路的晶体管VT1。 L2中的电流在整流电压的作用下线性增加，其增加速率由该电压和电感器的电感量决定。初级绕组 T1 中的电流也线性增加，并且选择电容器 C9 的电容，使得在正向冲程期间其上的电压变化不显着。晶体管电流的该分量与电感器电流具有相同的方向，因为负极性电压被施加到变压器T1的初级绕组的上端子。

当流过晶体管VT1的电流达到一定值时，作为电流传感器的电阻R9两端的电压将导致控制控制器DA1进行开关，场效应晶体管关闭。我们注意到一个缺点，即在与“经典”反激式转换器相同的功率水平下，晶体管电流更高。该器件的优点体现在反向阶段——当场效应晶体管VT1闭合时，电感L2的电流由于自感电动势而对电容器C9充电。由于该电容上的电压不能瞬间变化，因此晶体管漏极处的瞬态过程进行得很顺利，不会出现电压浪涌，因此不需要使用阻尼二极管阻容电路，这会大大降低晶体管的效率。低输出功率的电源。

随着反向行程的开始，变压器T1的能量积累过程停止，其初级绕组上的电压在正向行程时为负，由于自感而变为正电压——二极管VD6打开，提供电源电压到控制器DA1。和二极管VD9。给负载喂食。当连接到网络时，控制器的电源电压最初通过电路 R6C8 提供，并由齐纳二极管 VD5 限制在 15 V。电阻器 R10 在稳定状态下限制该齐纳二极管的电流，电感器 L1 还额外保护控制器的电源电路来自电压浪涌。转换频率由元件 R4、C3 设置，约为 62 kHz。输出电压由光耦合器 U1 控制，并通过改变提供给晶体管 VT1 栅极的控制脉冲的占空比来调节。

SMPS 可在高达 12,6 A 的电流下提供 0,5 V 的输出电压。

输出电压不稳定度不超过±2,5%，转换频率纹波不超过100mV，输出功率6W时效率至少为0,72。当负载断开时，SMPS 工作在重启模式，而输出电压不会增加。进入稳定模式的最小负载可以是指示LED。在此模式下，网络消耗的电流减少至几毫安。

该设备组装在两个面包板印刷电路板上。其中一个是 DA1 控制器及其相关元件，第二个是其余的。

这些板通过尽可能最小长度的电线互连。控制板采用1206尺寸表面贴装电阻和电容。

电容器 C5、C9 - K73-17、C4、C11 - 尺寸和工作电压合适的氧化物电容器。电感L1为EC24，电阻R9由两个并联组成，R5由两个串联组成。我们将IRF830晶体管替换为另一种场效应开关，其允许漏源电压为500V，电流为4,5A，开路电阻不超过1,5欧姆。晶体管不需要散热器。该器件采用德州仪器 (TI) 的 UCC38C44D 芯片。只需对电路进行微小改动，您就可以使用其他系列的类似控制器，包括 UC3844A。重要的是输出脉冲的最大占空比为 50%。

为了制造电感器L2和变压器T1，使用了来自Epcos的小型W形磁路EFD15，材料编号87，并配有标准框架。一匝的电感为100nH。电感器 L2 包含 130 匝 PEV-2 0,2 线，分四层敷设，电感为 1,7 mH。您还可以使用饱和电流为 0,3 ... 0,4 A 的现成扼流圈，例如 Bourns 的 SDR1006-152KL。变压器 T1 包含两个 36 匝 PEV-2 0,35 线绕组，通过两层聚酯胶带相互绝缘。每个绕组的电感为0,12 mH。通过使用这些磁路，能够获得约10mm的安装装置的高度。

对于变压器，也允许使用外径为140mm的MP-18材料制成的环形磁芯；效率将降低2...2,5%。此时应将匝数增加至50匝，并采用优质绝缘的双折线绕制绕组更为方便，例如MC16-14或MP37-12。

这样制作的变压器漏感较低，器件工作更加稳定。

由于设备的大多数元件都处于电源电压下，因此为了设置和测试，建议使用适合电源的隔离变压器，将等效负载连接到所设置的 SMPS 的输出。首先，应确保控制器及其电路处于良好的工作状态，为此，在不将设备连接到网络的情况下，在控制器电源端子之间临时施加13...14 V的恒定电压。晶体管VT1必须包含脉冲——具有转换频率的方波。

该装置不需要元件的选择和调整。您可以通过选择电阻R11（1,2 kOhm）在小范围内改变输出电压。将额定负载连接到输出后，检查输出电压，并且在不关闭 SMPS 的情况下，将其输出短路。此时，网络消耗的平均电流应减少，这表明保护电路正常工作。

作者：V. Sokol，莫斯科地区索尔涅奇诺戈尔斯克区 Chashnikovo 村。

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