DPA -Switch的
DC- DC正向
转换器设计指南
应用笔记AN- 31
介绍
单端正激变换器拓扑结构通常是
用于工业控制的DC-DC应用的最佳解决方案，
的网络连接的CE设备，数码功能手机和电信中心
使用分布式电源架构的系统。
的功能集
DPA -Switch的
具有下列优点
在DC-DC单端正激变换器的设计：
低元件数量
高英法fi效率（通常为>91 ％与同步
整流器阳离子）
内置软启动，以减少压力和过冲
内置精确的线路欠压检测
内置精确的输入过压关断保护
内置可调电流限制
内置过载及开环故障保护
内置热关断
可编程的占空比减小，以限制占空比
游在高线和瞬态负载条件
很好的轻载EF网络效率
可选择300 kHz或400 kHz的工作频率
无损综合逐周期电流限制
本设计指南中的例子说明了电路的使用
这些和其它特征
DPA-Switch的。
范围
本文给出了指导的单设计
端正激变换器
DPA -Switch的
在应用程序中
需要一个单一的输出电压。其目的是为系统
谁希望成为熟悉的工程师和电路设计
同的功能和要求
DPA -Switch的
in
DC-DC应用。本应用笔记提供了背景
材料，协助的用户
DPA -Switch的
DC- DC正向
被包括在软件设计转换器的设计工具
工具
PI Expert的。
随后的应用笔记提供
全面的程序更加复杂的设计。
设计者应检查电源Integrations'网站
www.powerint.com
最新的应用程序和信息
设计工具。
缓冲器
动力
变压器
产量
感应器
+
C
钳
BIAS
电压
产量
电容
+
V
O
+
–
DC
输入
R
UVLO
漏
钳
DPA -Switch的
D
L
控制
用TL431
频率
赔偿金
反馈电路
R
FC
C
FC
输入
回报
PI-2873-062204
U1
C
S
F
C
绕行
图DPA -马桶盖1.典型CON组fi guration的单端DC-DC正激变换器的一个输出。
2004年7月
AN-31
描述
输入
输入电压
输入电压UV开启
输入电压UV关闭
输入电压OV开启
输入电压过压关闭
产量
输出电压
输出纹波和噪声
输出电流
线路调整
负载调整率
瞬态响应峰值
偏差
瞬态响应恢复
总输出功率
连续输出功率
EF网络效率
低成本的设计
增强型（非同步整流）。
同步整流器版设计
环境的
输入输出隔离电压
环境温度
P
OUT
η
成本
84
87
91
1500
-40
符号
V
IN
民
36
29
典型值
48
最大
75
36
72
90
5.00
50
±0.2
±0.5
3
200
30
5.2
6.00
单位
VDC
VDC
VDC
VDC
VDC
V
mV
A
%
%
％的
V
OUT
s
50-75 ％负载阶跃100毫安/微秒
48 VDC输入
到音响接输出电压的1％ ，
50-75 ％负载阶跃， 48 VDC输入
评论
典型的工作范围
V
OUT
V
纹波
I
OUT
4.8
0
±4%
20 MHz带宽
W
%
%
%
VDC
°C
测得P
OUT
(30 W),
25
°C,
48 VDC输入
η
增强
η
SyncRect
T
AMB
85
自由对流，海平面
表1.典型的特定连接的阳离子为单路输出DC-DC转换器。
图1显示了一个典型的实施
DPA -Switch的
in
电源用一个稳压输出。这样的设计
指南讨论考虑元器件的选用
对于电路的在图1中它的实际实现
还涉及到怎样在成本， EF网络效率和
复杂性，其中包括同步整流器器替代
和替代产生偏置电压的。
设计者必须保证转换器被激活，
全功能的一个电压，该电压低于最低低。
的输入欠压阈值容差的变化
DPA -Switch的
审慎的设计裕量将实际
最小工作电压接近30V。类似地，
转换器必须被设计成在电压工作高于
最大的特定网络版的输入。实际的输入电压范围
应被认为是从大约30伏到90 V，用于
48 VDC典型的标称输入电压。
输出特性
输出电压可以保持在± 4％以上的范围内
线，负载和运行温度范围内具有一个普通的
使用TL431调节器反馈电路。瞬态响应
被控制以适当的频率补偿。的设计
指导反馈网络选择组件
值是针对在一个单独的部分。纹波和噪声
强在佛罗里达州uenced由输出电感器的尺寸和
选择输出电容。这些主题讨论更多
深入本文档后面。
系统要求
设计开始的要求进行评估。
表1给出了特定网络连接的阳离子的例子转换器
这里描述的，已构造和评价为
工程原型。基本设计变量实现
高英法fi ciencies轻微增加复杂性。
输入电压范围
所需的运行时的实际的输入电压范围
转换器是大于由所述特定网络连接的阳离子表示。该
特定网络阳离子需要转换器来操作和交付
充分表现在36 V最小输入因此，
2
C
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AN-31
EF网络效率
设计的DC-DC转换器，具有
DPA -Switch的
涉及
几个工程的权衡权衡成本EF网络效率
和复杂性。在图1中实现了电路CON组fi guration
英法fi ciencies大于85 ％，比输入电压范围
在中等负荷。在没有同步的典型应用
整流的总功率损耗的约25％将在
该
DPA -Switch的
（见
DPA -Switch的
数据表） ，输出40 ％
整流器器，并且在磁性器件的30％。余数为
分布在其它装置和电路迹线。
可以得到大约91％的较高的英法fi ciencies
当肖特基整流器器是由同步整流器器所取代，
允许更低的电压降。在英法fi效率可以提高
即使在使用下一个较大的设备的高
DPA -Switch的
家有较低的
DS （ ON）
。在进一步增加
设备尺寸可能不会提高外汇基金fi效率由于增加
器件的开关损耗。在磁性器件损耗
通过使用更大的磁芯及300 kHz的开关减少
而不是400千赫。所有这些选择都在妥协
尺寸，成本和复杂性，设计师必须评估。
温度
的DC-DC变换器通常工作在扩展
的温度范围内，超出了限制普通
消费类电子产品。设计师应该知道的
无源元件的特性有可能发生变化
显着的温度。注意这些影响
选择合适的组件可以防止意外的
不良行为。
设计人员必须特别注意的选择
输出电容器以及在反馈电路中的元件
在整个温度保证特定网络版的性能
范围内。详细情况在输出部分后处理
电容的选择和反馈设计。
因为整个光耦的电压控制。这
通过增加复杂性反击。光电耦合器损耗
可能是显着的，并应进行校验网络版。最大的光电耦合器
三极管电流等于最大控制
引脚电流（I
C（ SKIP ）
）为所选择的
DPA-Switch的。
最大
因此耗散出现在最高偏置电压（最高
输入电压为（ a）和（ b））的和的最小负荷。表2
提供复杂的VS的所有性能比较
的解决方案。
一）衍生的DC输入偏压是最简单的三
的解决方案。它使用了正的直流输入端之间的齐纳二极管
和光耦合器的光敏晶体管的集电极
降低最大集电极 - 发射极电压，并且更
重要的是，以限制光耦器的损耗。该
刑罚为简单起见，在英法fi效率的降低，可以
是显着的，在高输入电压。这种选择是最好的
对于工业应用，其中输入电压是低
（ 18 V至36 V ） 。在工业应用中，输入电压
通常是足够低，以消除齐纳二极管，因为
击穿电压为标准的光电耦合器可作为
高达70 V.设计者必须检查最大功率
耗散在这两种情况下的光电耦合器。
二）变压器偏置（非稳压）从绕组产生
上的电源变压器。正向偏置绕组
应连接到所述整流器器中的极性使得它
进行时
DPA -Switch的
是的。因为偏置电压
正比于输入电压，英法fi效率被降低，在
高的输入电压，但效果是小于与直接
连接到输入端。再次，设计者需要检查
在最大偏置功率耗散在光耦
电压。对于这种类型的偏见，最坏的情况是最小输出
负载和高输入电压。反激式偏置绕组不被
推荐用于
DPA -Switch的
应用程序，因为他们会
影响变压器复位。
C）输出耦合电感偏置采用了绕组的输出
电感器开发的偏置电压。这种技术
提供了一个良好的监管偏置电压时，转换器
工作在连续导通模式。规
通过定相绕组，使得所述偏压来完成
电压成正比的输出电压通过变压器
动作时的
DPA -Switch的
关闭。则判为
高英法fi效率是一个自定义输出的成本和复杂性
电感器。偏置电压可以通过改变匝数来调节
率，偏置电容大小和最小负载上的主
输出。设计者应验证最低偏置电压
的8 V在最小负载和最大输入电压。
d）变压器偏置（稳压）方案的
相同的功能，在输出耦合电感偏置（ c）所示。该
偏置电压调整是不太好，与
输出耦合电感偏置。然而，该解决方案不
提供合理恒定的偏置电压在各种
偏压
有四种方法来生成所需的偏置电压
操作
DPA-Switch的：
(a)
(b)
(c)
(d)
直流输入导出
变压器偏置（非稳压）
输出耦合电感线圈
变压器偏置（稳压）
图2示出了这四种方法。每个人都必须提供
最低8 V在光耦最坏下集
工作条件下（最低输入电压和最小
负载）。典型的条件下，最低的偏置电压应
12 V的输出耦合电感器和变压器调节
偏置方法可以得到四个解决方案的最高EF网络效率
4
C
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偏型
DC输入
衍生偏差
转印偏压
（未调整）
输出耦合
电感偏置
变压器偏置
（监管）
输入电压
范围（V ）
18至36
36至72
36至72
36至72
EF网络效率
成本的复杂性
评论
推荐
18至36 V只
推荐用于
低成本的设计
只是建议，如果
供应已经要求
耦合输出电感器
推荐用于高
EF网络设计效率
表2.偏置电压解决方案的比较。
输入电压和输出负载条件。该解决方案
效果最好，如果独立的电感器被保持在
在连续导通模式。该溶液可以是
用低电流实现的，成本低（关闭的，现成的）
电感，但是电感值将是足够高的，以
确保连续导通模式在多数
操作条件。
50 ％是因为
DPA -Switch的
使用电压模式控制。该
商数是匝数比的上限。
核心和铜
匝数为变压器的实际数目将取决于
在特定核心的尺寸。所述芯材
应在低损失
DPA -Switch的
工作频率。
可从铁氧体磁芯的性能技术参数
几个供应商。见参考文献[1] ，[2]和[3]。趋肤效应
和邻近效应将设置为线径的实际限制。金属薄片
绕组成为有吸引力的，当输出电流较大
大于约5 A.
散热方面的考虑往往选择占主导地位的核心。
芯体的选择是绕组之间的复杂权衡
区域中，芯的横截面和芯表面积与芯比
音量。这些参数确定的功率损失以及
作为变压器的热阻。小芯可
满足不同的温度各方面的要求
上升，强制使用一个较大的核心。唯一可行的
的方法来检查温度上升是一个板凳评价
样机。温度必须在最热的点进行测量
在变压器中，通常是旁边的中心
绕组下的核心。导线的温度高于110
°C
NEED
特殊的考虑和UL F级材料。
其它实用注意事项
最小匝数的其他范围内的数
约束。电阻损耗取决于导线的长度。
最大限度地提高铜（线）的量，可以连接内tted
绕组窗口。漏感必须保持低
减少与钳位元件相关的损失。这是最好的
完成了分流主要建设具有
次级在初级绕组的层之间。另外，
所有的变压器应无空气间隙。
变压器设计
电源变压器是将转换器的成功是至关重要的
设计。对于英法fi效率，元件高度和要求
足迹将决定结构的细节。系统
工程师和电路设计人员可以选择指定
电气参数和机械极限，并委托
建筑细节的定制变压器的供应商。使用
PI专家
设计工具，以确定合适的参数。这
部分给出了变压器的特定网络阳离子指导。
匝数比
用于电源变压器的最重要的参数是
初级到次级匝数比。它必须足够低
提供稳定的输出电压最小输入
电压。确定从系统的最小输入电压
特定网络阳离子和线路欠压锁定的宽容
电路。
而最小输入电压可能是特定网络版在
欠压电路的36伏，最坏情况的公差
可能使
DPA -Switch的
在输入操作低至
29 V.将这个电压，减去所估计的漏极 - 源极
电压
DPA -Switch的
在最大负荷。进一步降低它
由电压降从所述高频AC的估计
变压器绕组在满负荷的抵抗力。
通过最大限度地保证占空比相乘的结果而
由输出电压的总和，并在下拉划分
输出整流器器在满负荷。占空比可以大于
C
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QQ：2880707522 复制
