新型智能功率开关IR4010及其应用
图2电源原理图中,D3 D5 C6 C8 R8电路对反激波形进行整形,整形后的波形为梯形波(U5),此波下降沿降至1.45V时, COMP.2反转,经延时Tt 后触发MOSFET,此时实现零电流接通。
虽然电路是变频工作,但并非是谐振电路那样的频率调制(PFM).因为随着控制电流的改变,TON变化速率比TOFF变化速率大,所以此电路实际上是改变占空比的占空比调制。
3 应用电路举例
IR4010主要用AD/DC开关电源,220VAC输入时可输出60W,通用输入时(85~265VAC)只能输出30W,现给出60W AD/DC一例.
1.电源性能要求
输入电压=220VAC±20% 50Hz
输出电压=24VDC/2.5A
电网调节 =0.1%
负载调节 =0.3%
输出脉动与尖峰=200mVP-P
保护功能:过流,过压,过温保护
2.电路设计
电源采用单端反激式电路,不连续工作方式,因为功率较大,精度要求较高,所以选用次级反馈,TL431检测,光耦隔离方案.主电路,检测反馈电路等与其他反馈电路设计基本相同,这里重点对变压器设计作些说明.
变压器设计是电源设计的关键,特别是变频工作电路,正确选择工作频率尤为重要.这里把电路额定工作状态下的工作频率作为变压器的设计频率.电路额定工作频率选在50KHz-80KHz对IR4010的利用较为有利,因为IR4010若工作在100KHz或更高频率,器件发热利害,电源效率降低,可靠性差.该电源工作频率选为50KHz.另外,选定偏压VB=18V(16-22V之间)以决定偏压绕组参数.输出60W功率,变压器铁心选用EI33.
设计方法是借用TOP开关反激电源变压器设计扩展表.输入IR4010,变压器铁心等相关参数.
VACMIN=176V VACMAX=264V FL=50Hz
Fs=50000Hz Vo=24V P0=60W
h=0.8 Z=0.5 VB=18V
TC=3mS CIN=47mF VOR=135V
ILIMIT=2.7A VDS=10V VD=0.7V
VBD=0.7V KRP=1.0 AE=1.185CM2
LE=6.75CM AL=4500NH/T2 BW=17mm
M=2mm L=2层 NS=8匝
然后得到变压器制作参数为:
初级绕组匝数=44匝(f0.51线)
次级绕组匝数=8匝(f0.45acute;12并绕)
偏压绕组匝数=6匝(f0.45线)
铁心气隙=0.34mm
初级电感=825mH
3.电路说明
图2是48V/2.5A电源原理图.图中输入整流滤波电路,输出整流滤波电路,检测反馈电路等与通常反激电路没有什么差别.这里只对控制部分略加说明.D4 R7 R6 C7产生辅助偏压电源.R1是启动电阻,提供电路启动偏流.D5 R8 C8 C6是变压器反激电压波形整形电路.IR4010引线5上整形后的波形是一种梯形波.当IR4010的V5电压下降至VTH(2)(1.45V)时,经延时Tt后接通内部MOSFET功率开关,并由此决定功率开关关断时间(TOFF).同时TOFF受控于光耦晶体管中的反馈电流.反馈电流越大,TOFF越小,工作频越高.最大关断时间被限定在TOFF(MAX)pound;45-55mS.
R4检测IR4010中功率MOSFET源极电流,当R4上电压上升达到VTH(1)(0.7V)时,经R5关断功率MOSFET.R4中电流决定开关管开通时间TON.同时,TON受控于光耦三极管中反馈电流.反馈电流变大,TON变小,工作频率上升.虽然整个电路工作为变频控制,但并非谐振电路的频率调制(PFM).该电路实质上是靠占空比调制,因为实现电网,负载调节本质上是靠占空比变化.
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