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2020年4月22日AC / DC

主要零件的选型:电源IC的VCC相关零件

使用的SiC-MOSFET的隔离型准谐振转换器的设计案例

本文中将确定本设计中使用的电源IC的VCC引脚相关的元件常数.VCC引脚是电源ICBD7682FJ的电源引脚。

BD7682FJ的内部控制电路透过外加于VCC引脚的电压来工作。大家都知道,如果这个电源电路的输入电压为300V〜900V的话,不仅不能直接工作,还有可能瞬间被破坏。因此,需要生成较低的DC电压供该IC电源之用.VCC的工作电压范围为15.0V〜27.5V,在“變壓器T1的設計 其2“中已经介绍过,计算变压器VCC线圈的Nd(也称为‘补助线圈’或‘第三线圈’)时,已经以VCC = 24V为前提计算出了钕。

右侧电路图为相应部分的摘录。在这里,我们来确定“VCC用电压生成(橙色框)”,“VCC线圈突波电压抑制(橙色框)”及“VCC启动(蓝色框)”相关电路的元件常数。

VCC电压生成用整流二极体D18及滤波用电容C5

透过电路图橙色框内的二极体D18和电容C5,将VCC线圈的Nd(电路图的第5-6线圈)产生的切换电压整流为DC电压并滤波。该电路与二极体整流型DC / DC转换器基本相同。(框内的电感L4实际上是不使用的,请忽略。另外,电阻Rvcc1是突波抑制电阻,后续会进行说明)

D18的耐压透过计算外加于D18的反向电压VDR来确定。

VCC(最大值)按31.5V.VCC引脚具有VCC OVP(过电压保护)功能,其最大值为31.5V,所以VCC电压即使上升到这个电压值,也不会超过D18的耐压。设Vf的为1V。VIN(max)為900V。根據“變壓器T1的設計 其2”中求得的結果,Nd為8匝,同樣,Np為64匝。

将这些值代入,

考虑到余量后,根据145V / 0.7≒200V,最终选择具有200V耐压的二极体.D18根据其目的需要选择适合高速切换的类型。此次ROHMROHM使用ROHM生成的快速恢复二极体RF05VAM2S

电容C5选择22μF的铝电解电容比较合适,根据Vcc的(最大)耐压为35V。

VCC线圈用突波电压抑制电阻Rvcc1

受变压器的漏电感(Lleak)影响,当MOSFET从ON至OFF的瞬间,将产生大的突波电压(峰波杂讯)。这种突波电压是由VCC线圈所引起的,VCC电压上升可能会引发VCC引脚的VCC OVP动作。插入5〜22Ω左右的抑制电阻Rvcc1来降低这种突波电压。请在实际安装在产品中的状态下确认VCC电压的上升情况并调整电阻值。

VCC启动用电阻R11,R12,R13,R14,电容C6,二极体D19

对于VCC线圈的VCC电压来说,二次侧的输出是基础。(NS:Nd)的所以,在原理上,电路如果不开始切换工作,就不会产生VCC电压,故需要在启动时另行给IC外加VCC电压。启动用电阻(器Rstart)R11,R12,R13,R14与启动用电容(CSTART)C6一起启动IC。另外,还可以使用这种CR来调整启动时间。此外,对待机功耗也有影响。

启动用电阻器Rstart可透过以下公式所示的最小和最大条件求出。根据VIN_MIN取余量,VIN_start按180V。根据技术规格书,VCC欠压锁定(最大值)为20V,且待机时电路电流我关闭,即启动前的VCC最大电流为30μA,但需要确保余量,所以按40μA.VCCOVP(最大)在技术规格书中的规定是31.5V,保护电路动作时的VCC电流我ON1取最小值300μA。

器Rstart 关闭=(180V-20V)/40μA=4000kΩ

器Rstart> VIN_MAX-VCC OVP(最大)/ ION1=(900V-31.5V)/300μA=2895kΩ

2895kΩ<器Rstart <4000kΩ

根据计算结果,器Rstart为2940kΩ(R11,R12各1MΩ,R13,R14各470KΩ)。

启动用电容(CSTART)C6由于还具有使VCC稳定的作用,所以推荐采用2.2μF以上的电容。再考虑到前述的启动时间,本次采用4.7μF的电容。图中显示了CSTART与VIN的启动时间的关系。

关于与导通电阻器Rstart之间的关系,如果将器Rstart的值设定的较小,则启动时间缩短,待机功耗增加。反之,如果将器Rstart的值调大,则启动时间延长,待机功耗变小。

当VIN接通时,C6被充电;当VCC引脚的电压达到启动电压时,IC开始工作其后,当输出电压超过恒定电压时,VCC生成电路工作且供给VCC电压二极体D19要避免给启动时的滤波用电容C5充电.D19使用反向电流IR很低的切换二极体1SS355VM(ROHMROHMROHM生产)。请参考这里的电路图(在该电路中,Rvcc1为22Ω)。

重点:

·IC的电源VCC由利用了二次侧输出的VCC绕组生成。

·启动时未发生二次侧输出,因此另行设置启动用电压供给电路。

·为了避免VCC OVP的误动作,需要用来抑制VCC绕组的浪涌电压的电阻。

PWM返驰式转换器设计范例