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三相智能电表开关电源解决方案(图)

2014-04-10 14:04来源:电子发烧友关键词:三相智能电表开关电源收藏点赞

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启动时,电流通过R19,R20,R21,R22流过齐纳二极管D10进入CoolSET的漏极相连的高压启动单元。CoolSET内部的高压启动单位为800V,由于外部的TVS二极管的存在,超高电压会被钳位于一个特定的电压,以保护CoolSET。但CoolSET开通时,外部MOSFET的源极被拉至地,从而齐纳管D10形成反偏,从而使外部MOSFET开通;当CoolSET关断时,电感电流首先对CoolSET内部的MOSFET的漏源电容进行充电,直到Vds电压达到外部TVS二极管的钳位电压时,电流开始对外部MOSFET的门极源极电容进行放电,直到位于GS间的齐纳二极管的正向电压超过0.7V,外部MOSFET关断,同时电流将通过齐纳二极管D10流向外部TVS二极管或R19,R20,R21,R22。取决于两个回路的阻抗,由于外部MOSFET的Vgs已经接近于零,因此MOSFET将被彻底关断;对于超过外部TVS管额定电压的输入,此时CoolSET电压应力即为外部TVS的钳位电压值。例如,采用了550VTVS二极管和一个800V的外部MOSFET,那么反激的耐压能力为:550V+800V=1350V。作为设计,考虑恶劣情况,可以粗略估计从内部MOSFET到外部MOSFET关断的时间即为流过外部TVS二极管的时间,用最大负载时的峰值电流容易得到流过TVS的平均电流。因此TVS二极管的损耗即为平均电流和钳位电压之积;

输出电路由肖特基二极管,吸收电路,滤波器构成。为了纹波要求,采用二级滤波器。其中输出1为主5V,与12V共地,另外一个5V的参考地与输出1,2隔离。考虑到多路输出负载交叉调整问题,12V的参考叠加在5V输出。这样对于12V输出,调整精度有所提高。因为规避了5V输出上二极管正向压降随电流变化的影响。基于动态稳定性方面的考虑,12V输出电容C8放置于5V输出,这样可以避免5V输出大动态负载跳变时造成12V输出不稳定的情况。 

反馈电路由分压网络、补偿网络、TL431及光耦构成。补偿部分由C10,C11和R10构成,其中R10与C10,C11分别构成两个极点和零点对电流型反激进行补偿。

变压器考虑尺寸,选用EE20-PC40磁芯。综合占空比,选择

设计考虑:

ICE3AR2280JZ的最大占空比为0.7,为了合理利用占空比以覆盖超宽的电压范围,取反射电压为150V。根据最低输入电压,满载条件可知最大占空比为0.62。因此电感为:1.024mH

选原边匝数Np=72,副边主5V匝数Ns1=3,芯片Vcc匝数Nvcc=8;考虑到输出采用直流层叠的方式,故12V绕组圈数取4(12V绕组叠加于主5V输出,而非5V绕组端)。变压器结构如下:

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