開關(guān)電源中“黑箱”的考慮

　　在初設(shè)計(jì)階段，首先要考慮開關(guān)電源的一些主要參數(shù)，這有助于設(shè)計(jì)者確 定自己所選的拓?fù)涫欠裾_，也便于提前預(yù)定實(shí)驗(yàn)板所需的元器件。同時(shí)可以知 道接下來的設(shè)計(jì)所需的一些非常重 要的參數(shù)。關(guān)于如何對(duì)“黑箱”進(jìn) 行估計(jì)，設(shè)計(jì)者只要知道設(shè)計(jì)指標(biāo) 中的一些外特性參數(shù)就可以了。接 下來就把要設(shè)計(jì)的電源當(dāng)成一個(gè)黑 箱看待，在這個(gè)黑箱里，只定義輸 入和輸出（見圖3-17）。

　　下面就是一些參數(shù)估計(jì)：

　　1.輸出功率

　　尸。ut =〉： （ Kut （m） ？。ut （m））

　　2.輸入功率

　　p

　　P ^ out

　　111 _ 7-t

　　式中‘——估計(jì)的開關(guān)電源效率。

　　3.平均輸入電流

　　^in（avHnom） = 7/~（3 _ 11）

　　^ inCnom）

　　式中，下角標(biāo)“nom”表示額定值。

　　在輸入電壓時(shí)，就可以解出的平均輸入電流。設(shè)計(jì)者根據(jù)這個(gè)值決 定變壓器繞組或電感中的導(dǎo)線尺寸。

　　4.輸入峰值電流

　　這個(gè)參數(shù)完全是由事先選定的拓?fù)錄Q定的。

　　bp

　　/Pk = y^-0-12）

　　V in （min）

　　式中，A： = 1.4 0（寸于Buck電路、推挽電路和全橋電路）。

　　& = 2.8 （X寸于半橋電路和正激式電路）。

　　5.5 （對(duì)于 Boost，Buck-Boost 和反激式電路）。

　　峰值電流的確定有助于反激式電感和變壓器的設(shè)計(jì)，對(duì)于正激式電路，電感 和變壓器的設(shè)計(jì)這時(shí)還無法確定。

　　5.選擇功率開關(guān)管和整流電路

　　每一種拓?fù)涠伎梢怨烙?jì)出開關(guān)管和整流電路上的電壓、電流應(yīng)力，這些估計(jì) 有90%的可信度。設(shè)計(jì)過程中，可以在這個(gè)階段選好開關(guān)管，從而節(jié)約寶貴的 時(shí)間，以避免在需要時(shí)要等待。表3-2的公式實(shí)際上可能有些保守，但應(yīng)用中還

　　是可以根據(jù)這些公式計(jì)算的。

　　表3-2估計(jì)功率半導(dǎo)體器件重要參數(shù)的值

　　拓 撲雙極型功半開關(guān)MOSFET功申。丌關(guān)整流器

　　^I）S$/i）h

　　Buck電路^outitVi？Auit

　　Boosl Hi 路t7〇？2/，丨^out2POIJlV；utAult

　　;，in （mill）ill （min）

　　Buck-BoosL 電路^in _ Kxil2Pwt^in _ ^oul2Pout^ia _ ^oul■^oul

　　I in （min）^in Qniti）

　　反激式屯路1 - 7 Kin（，lwx）^in （min）1 - 51 ^丨（mHX）2Poul 1？i“（…i”）^ in if

　　單管爪激式電路2V‘in2I’m1.5/。3V；utit

　　;，in （mill）ill （min）

　　推挽式屯路2 Finl-2Fwt I in （min）2Fml-2Fllllf ^in Qniti）■^oul

　　半橋電路2P？t ^in （min）n，2P〇ut 1？i“（…i”）2 V；，，^ in if

　　全橋電路41-2P，h1（2V；utit

　　卩 in （min）^in （miix）

　　6.估計(jì)器件的損耗（這項(xiàng)是可選的）

　　PWM開關(guān)電源各個(gè)部分的相應(yīng)損耗有些足可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)事先進(jìn)行佔(zhàn)計(jì)。損 耗的比例3然也受設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)方法所影響，在這個(gè)階段，我們想耍得到的只是 一個(gè)比較接近的估計(jì)值。表3-3給出了各個(gè)主要拓?fù)涞牡湫托屎拓㈥P(guān)管到整流 輸出各部分損耗rV總損耗的H分比。

　　表3-3各種拓?fù)洹昂谙涔烙?jì)”的損耗

　　拓 撲兒關(guān)類耶整休佔(zhàn)汁 效率（％）估計(jì)各部分損耗占總損耗的1分比P CO

　　功率j h關(guān) 和驅(qū)動(dòng)（％。）輸出核 流器（％）磁性元件 （%）九：他 （%）

　　雙極型MOS

　　Buck電路X72424855

　　X76355555

　　Boosl？電路X74553555

　　X77484255

　　Buck-BoosL 電路X74553555

　　X77484255

　　反激式屯路X75444655

　　X78335755

　　爪激式電路X74444655

　　X77335755

　　推挽式屯路X69504055

　　X72405055

　　半橋電路X69484255

　　X72405055

　　全橋電路X65504055

　　X70405055

　　如果要確定電源各部分相應(yīng)的損耗，可以W下面公式計(jì)算：

　　尸“：k丨）二尸m （l - 7j） P （%）（3-13）

　　式屮——設(shè)汁部分損耗占電源總損耗的百分比的典型估計(jì)值（見表3-3）。

　　如果拓?fù)渲杏卸鄠€(gè)功率開關(guān)，那么issUl）要乘以相應(yīng)的系數(shù)：對(duì)于推挽式 電路和半橋電路，該系數(shù)為0.5 （50%）;對(duì)全橋電路，該系數(shù)為0.25 （25%）。

　　在多路輸1丨丨的開關(guān)電源屮，佔(zhàn)計(jì)每個(gè)輸丨I1，整流部分的損耗，要根據(jù)這部分輸 丨丨丨功率占總功率的比例來進(jìn)行佔(zhàn)計(jì)，可依據(jù)式（3-14）計(jì)算。

　　P山產(chǎn) Pm （l-Tj）（3-14）

　　OUl.

　　這些損耗的數(shù)據(jù)可用來決記要采用何種相應(yīng)的平。導(dǎo)休封裝。更確切地說，用 這呰數(shù)據(jù)來判斷半導(dǎo)體器件是杏要貼到散熱片上去，也可以估汁所需散熱片的大 小。

　　整個(gè)設(shè)計(jì)程序中，黑筘的估計(jì)部分到這里就完全結(jié)束了。我們可以看出，對(duì) 這些參數(shù)進(jìn)行估計(jì)，可以得到一些非常有用的倍息。