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徐州TOPSwitch—GX在徐州干式变压器中的应用

作者:山东光大变压器制造有限公司 154 次浏览 时间:2020-03-17

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    杨淑霞
西南交通大学电气工程学院,四川成都6100311引言
从20世纪70年代以来,大规模集成电路 技术的迅速发展,使徐州徐州徐州徐州干式变压器有了质的飞跃,掀起了徐州徐州徐州干式变压器产品高频化、小型化、模块化的浪 潮。对于200W以下的徐州徐州干式变压器,与其它电路相比,应用TOPSwitch所需的元器件*少。目前 徐州干式变压器的体积主要还是由电容、电感和变压器等储能元件决定,而应用TOPSwitch系列器件 的电路简捷,体积小,重量轻,自保护功能齐全,设计方便。TOPSwitch—GX采用与 TOPSwitch相同的拓扑电路,将功率MOSFET、脉宽调制(PWM)控制器、故障自动保护和 其它控制电路集成到单片CMOS芯片中,工作频率提高到132kHz。TOPSwitch—GX系列更大输出 功率见表1。
TOPSwitch—GX不仅扩展了TOPSwitch系 列的功率范围,将单电压输入时的*提高到250W,还集成了多项新功能,可以降低系 统成本,提高设计的灵活性、性能和效能。TOPSwitch?GX除了标准的漏极、源极和控制极外 ,不同封装的TOPSwitch—GX还另有1至3个引脚,这些引脚的不同配置可以实现不同功能,包 括线路检测(过压/欠压,电压前馈/降低DCmax)和外部设定限流等。TOPSwitch—GX器件 Y封装的内部电路见图1。

2TOPSwitch?GX特殊引脚的使用
TOPSwitch—GX是与TOPSwitch一样的集 成式徐州干式变压器芯片,能将控制引脚输入电流转化为功率MOSFET输出的占空比,正常工作 情况下,功率MOSFET的占空比随控制引脚电流的增加而减小。它除了象三端TOPSwitch一样, 具有启动、逐周期流限、回路补偿电路、自动重启动、热关断等,还增加了实现某些新 功能的引脚——频率、线路保护和外部限流(Y封装),当它们与源极引脚短接时,能使 TOPSwitch—GX以类似TOPSwitch的三端模式工作。

2.1线路检测引脚
线路检测引脚(L)可提供四种功能:OV、UV、减低DCmax的线路前馈 和远程开/关。将此引脚和源极引脚短接可禁用这四种功能。通常通过连接到线路检测引脚和 经整流的总线间的电阻来检测输入电压,并实现过压(OV)、欠压(UV)、减低 DCmax的线路前馈功能。在此模式下,电阻值确定OV/UV电压门限值,而且DCmax从电路电压刚 超过欠压门限值时开始线性减小。图2为实现欠压、过压和线路前馈的线路检测引脚的典型使 用方法。

2.2外部限流引脚
使用外部限流引脚(X)可获得两种功 能:外部限流和远程。将外部限流引脚与源极引脚短接可禁用这两种功能。在高效应用 中,将此引脚通过一电阻和源极引脚相连,可从外部将流限降到接近峰值电流。图3为外部限 流引脚的典型使用方法。

3工作 原理
图4所示电路为单端反激式徐州干式变压器, 利用了TOPSwitch—GX的某些特性来降低系统成本,减小徐州干式变压器尺寸,提高效率。此电路采用通 用的85~265V交流输入,输出12V电压,功率70W。考虑到密封适配器的工作环境,选 用热损耗*小的TOP249Y。电阻R9和R10从外部将限流值设定为仅略高于低电压工作时的满载 峰值电流,从而允许使用更小的变压器磁芯,同时可以避免启动和输出负载瞬态的磁芯饱和 。电阻R9和R10还能使限流值随电压升高而降低,从而限制高输入电压时的更大过载功率,并 使次级无需任何保护电路。电阻R11实现欠压和过压检测。当R11=2MΩ时,徐州干式变压器在电压 达到100V之后才开始工作。在关断交流输入时,欠压检测防止C1放电时的输出干扰,并在输 入电压降到40V以下时关断TOPSwitch—GX。过压门限值被设定为DC450V,当超过此值 时,例如发生电涌时,TOPSwitch—GX在电涌期间停止工作,从而使器件可以经受700V的 冲击。
电容C11与VR1并联以降低齐纳箝位损耗 ,VR1、D1组成缓冲吸收电路,吸收功率器件在关断过程中由于变压器漏感产生的电压尖峰过 冲。电路的工作频率为132kHz,可用PQ26/20磁芯提供70W功率。为了调节输出,用光耦( U2)和次级基准一起,通过电阻分压网络(U3,R4,R5,R6)检测输出电压。D3和C12对偏置 绕组的输出进行整流和滤波,R8实现漏感尖峰滤波,使偏置电压在输出负载变化很大时仍能 保持恒定,为了改善抵抗共摸电涌的能力,偏置绕组的共摸电路直接与大电容(C1)相 连。



4设计考虑
为了使设计达到更佳性能指标,尚需对TOPSwitch?GX的设计参数有全面的了解。
4.1选择适当的TOPSwitch—GX器件
在应用中,应该根据所需的更大输出功率、效率、散热约 束来选择*适当的TOPSwitch—GX。由于可以选择外部降低流限,在需要更 高效率或散热条件很差的低功率应用中,可以选用较大的TOPSwitch—GX器件。
4.2输入电容
输入电容能提供TOPSwitch?GX所需的 *小电压,以保证更低额定输入电压和更大输出功率条件下电压受控。由于 TOPSwitch?GX的DCmax比TOPSwitch?Ⅱ的高,它可以使用更小的输入电容。对TOPSwitch? GX而言,通常输入电容可按2μF/W来选取。

[2]张占松,蔡宣三编著 .徐州干式变压器的原理与设计[M].电子工业出版社,1998.