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1、開關電源中的磁性元件1典型的交流-直流電源的框圖電源的技術規(guī)格電源中的關鍵磁性元件常用的磁概念磁性材料電感和變壓器Content2InputFilterRectifierPFCPowerStageTrans-FormerOutputCircuitsACInputDCOutputs(toloads)AC-DCPowerSupplyBlockDiagram3輸入電壓:90-264Vac,47-63Hz輸入電流:最大2A輸入諧波:IEC1000-3-2保持時間:>=20ms浪涌電流:在264Vac時40A峰值(coldstart)輸出:MIN.
2、MAX.51.510505.0%3.30.35505.0%120.331005.0%OUTPUTVOLTAGE(V)OUTPUTCURRENT(A)RIPPLE(mVpp)TOTALREGULATION技術規(guī)格(100W3Outputs)4效率:230Vac輸入,滿載時>=80%溫度:0oCto+70oC(見下面的曲線)儲存:-40oCto+85oCTemperatureDerating技術規(guī)格(con)100W80W40oC60oC20oC0oC70oC50oC10oC30oC5CFMFORCEDAIRCOOLINGNATURALCONV
3、ECTIONCOOLING50W40W5NGLPFCControl+Bus+BusReturn5V,10A3.3V,5AMagAmpReset12V,3A-+++--PWMControl+Bus+BusReturnInputFilterRectifierPFCPowerStageOutputCircuitsXfmrFunctionalBlockDiagram6在正激變換器中,如同在大多數(shù)拓撲結構中一樣,變壓器只是簡單的將能量從初級傳遞到次級而不儲存能量。磁心截面積必須滿足磁通量,窗口面積必須與電流相適應。>=AP值。5V,10A12V,3A
4、++--X’FMR+BusReturn+BusQ2L3aD2D3D4D5L3bC5C6Transformer7注意帶點的極性。當Q2導通時輸出導通。次級Vpeaks=+Bus?Ns/Np注意輸出耦合扼流圈,L3。繞組的匝數(shù)比必須與變壓器相同,即為輸出電壓加上D3和D5的二極管壓降。輸出扼流圈在連續(xù)導電的情況下,每個輸出電壓等于次級電壓的平均值(忽略二極管壓降)。因此,每個輸出電壓等于它的次級峰值電壓乘以初級母線電壓的負荷比,+Bus(忽略二極管壓降和Q2的導通電壓)。5V,10A12V,3A++--X’FMR+BusReturn+BusQ2
5、L3aD2D3D4D5L3bC5C6Transformer(con)8如果電器沒有絕緣,則用戶便為電流提供了一個流回地面的路徑!即使絕緣,也會有少量的泄漏電流。虛線表示“第三線”接地,在2線(“第2類”)電器中是沒有的。泄漏電流的規(guī)格會影響輸入濾波器的設計,因為旁路(“Y”)電容將電流由火線導入大地。電源箱(斷路器)230Vac大地用戶護士(受過CPR培訓的)來自公共電網(wǎng)的電源LeakageCurrentVsX’FMR9輸出電壓的典型配置:—兩個直接從變壓器輸出的次級(+5V&+12V)—一個由5V輸出進行磁放大器后調整導出的較低的電壓輸出
6、3.3V(sometimesusinglinear)。當輸出電壓精度要求不高時,至初級PWM的反饋通常來自+5V和+12V輸出的加權,1:1較為常用;若要求較高精度,則只能選擇單組反饋,其余輸出通過二次穩(wěn)壓獲得。OutputCircuits5V,10A3.3V,5AMagAmpReset12V,3A-+++--From12VsecondaryFrom5VsecondaryD3D4C7D2D5D7C6L3aD6C5L3bL4D8L110磁性元件設計中用到的單位電流和磁通量磁性材料的特點法拉第定律(“變壓器方程”)常用的磁概念11注意:以人名命
7、名的單位不用大寫(ampere,henry,volt),但其符號必須大寫(A,H,V)。SymbolDescriptionSIUnitsHfieldstrengthA-t/mBfluxdensityTesla(T)?PermeabilityT-m/A-t2FmagnetomotiveforceA-t?Fluxweber/t(Wb/t)RReluctanceA-t2/WbPPermeancehenry/t2ICurrentampere(A)LInductancehenry(H)Nwindingturnsturn(t)單位及其符號12右手握住導
8、體,拇指指向電流流動的方向。四指代表磁力線的方向。磁通方向右手法則右手法則電流流動引起的磁通方向13磁性材料的主要特性H=NI/le=每米的安匝數(shù)經(jīng)典的定義是安培每米(假設只有一