【問】高位取能開關電源

高位取能開關電源制作

一、電源模塊用于某電力系統中，為該電力系統弱電供電電路單元，設計要求大體如下：

1：輸入電壓與條件：DC650V-1500V，輸入源為一大電容，可以等效為一電壓源，在輸入電壓范圍內不會較快地從最低電壓波動到最高電壓，即輸入電壓是從650V開始增長，逐漸增大至1500V，但可能會有不超過5%輸入電壓的紋波存在（最高電壓不會超過1500V），以及高電壓環境下的電磁干擾輸入。

2：輸出規格要求：要求隔離輸出15V/2A，電壓誤差小于5%，瞬態電流能夠大于10A輸出的能力，動態響應能夠大于10A/uS。

3：保護：要求電源有過壓保護，有輸出過流保護功能，過流響應時間小于20uS。

4：耐壓要求：要求輸入輸出之間耐壓大于2500AC/1min，DC4000V/1min。

5：效率：電源工作效率要求大于等于85%，自然冷卻散熱。

6：工作溫度范圍：電源可以持續48小時滿載工作在零下20度到零上70度的環境溫度中。

7：工作濕度范圍：能夠在不小于相對濕度50%的環境中連續空載工作24小時。

二、設計前可能碰到的困難問題

1、絕緣問題：絕緣在電源可靠工作的時候保證電氣間距，1500伏時PCB安全爬電間距在15毫米以上，實際上工作時VOR（反射電壓）會達到2000伏左右，板路在這時需要開具空氣隔離槽，相應得成品機械強度會降低，此時需要輔助的固定材料。

2、安全要求的材質：鑒于以上的要求，需要變壓器的漆包線、半導體材料、固定材料的選擇上面很窄，非專業的應用將帶來不可預知的后果。

3、電壓比較高，且范圍比較寬輸入電壓與條件：DC650V-1500V，占空比變化比較大。

三、設計思路

介于電路的整體功率幾十瓦，因此在選擇拓撲結構式優先采用了反激式拓撲結構，控制芯片采用TI公司的UC3842，開關頻率90K。在設計中開關mos的選擇比較困難，因為輸入電壓最高可達1500V，對于這個電壓級別的開關管來說，很難找到，最后選擇IXYS的High Voltage MOS IXTH 1N250作為開關管。變壓器采用EI28的骨架，并且在繞制變壓器的時候特別要注意層間絕緣問題。考慮在輸入電壓高端時候UC3842啟動電阻損耗過高的問題，因此在650V啟動電源完畢后，采用繼電器來切換啟動電路電阻大小。

四、電源原理圖及PCB圖

五、設計中遇到問題及解決方法

1、輸入電壓高端時，UC3842芯片啟動電阻損耗問題比較嚴重，甚至燒毀。因此增加繼電器切換啟動電阻。繼電器2-7PIN為常閉觸點，短接電阻R7(30M）繼電器線圈接輸出15V，輸入電壓未650V時，當輸出電壓15V建立后，2-7PIN斷開，R7電阻投入電路中，使得啟動電阻加大，減小損耗。輸出15V消失后，R7又重新被短路。