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PDP控制电源的设计分析(2)

日期:2008-2-14 作者:刘云清，佟首峰，孟庆东来源:电子设计信息网

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    设整流管最大压降V_sr≤0.7V，电感绕组的最大电阻压降V_L≤0.1V，其他线路最大压降V_r≤0.1V，原边MOFET及线路压降V_sw≤0.3V，变压器效率η≥98%。其他参数为：
    V_s：变压器副边电压
    V_p：变压器原边电压
    输入电压：V_in=390～400V
    输出电流：I_o=1A
    输出电压范围：V_o=50～70V
    输出功率：P_omax=70W
    最大占空比：D_max=0.45
    开关频率：f=80kHz
    导线的电流密度：J=4A/mm²
    铁芯磁通密度变化量：ΔB=0.2T

    (1)计算匝数比

    (2)计算总视在功率

    (3)计算铁芯窗口面积乘积

K_w：变压器窗口系数，窗口系数先粗略取0.4，本设计中原副边绕组均采用铜线； K_f对于双管正激电路可由以下公式算出：

    (4)选择磁芯
    根据Ap查磁芯手册，确定磁芯结构为EE42/21/15，磁芯材料为西门子N67材料，有效截面:Ae=234mm²，窗口面积:A_W=250mm²，A_e×A_W=5.85cm²>A_p。

    (5)计算原边、副边绕组匝数

    原边开关管为MTP4N80，额定电流4A，耐压800V。输出整流二极管D1～D4采用4只快恢复二极管DSEI1206A，其中2只并联使用作为续流二极管。DSEI1206A的反向软恢复特征使得输出尖峰电压减小外，反向恢复电流折算到原边也小，使得原边MOS2FET开通损耗减小。在输出电压65V，输出电流1A时，变压器温升小于30℃，效率为93%。

        测试结果

    PDP电源设计完成后需要进行高低温冲击试验、负载特性、功率因数、EMC等测试，其满载功率因数测试为>98%，以下为其他各个测试项。

    基本性能指标
            PDP电源基本性能指标表如表1所示。

    环境测试
    A.低温测试:-5℃时，电源能启动且可以正常工作，测试负载调整率、电压调整率、稳压精度、输出过流保护点、输出过压保护点、设置精度、峰峰杂音等项目。
    B.高温测试:50℃时，电源能启动且可以正常工作，测试负载调整率、电压调整率、稳压精度、输出过流保护点、输出过压保护点、设置精度、峰峰杂音等项目。

      EMC测试
            A.电压暂降、跌落与短期电压变化测试用三相ACSOURCE模拟电网，电压暂降、跌落与短期电压变化时电源能正常工作。
    B.电网特殊波形测试：
    1)用三相ACSOURCR模拟电网谐波输入，样机能正常工作；
    2)用单相ACSOURCR模拟电网尖峰、毛刺输入，样机能正常工作;尖峰电压大于400V时，关机保护。
    C.噪声抗扰性测试
    在电源输入端口耦合3kV共模噪声电压，样机能正常工作。
    D.符合ANSIIEEEC62.41-1991、B3等级，1.2/50μs和8/20μs混合波，6kV/3kA。

     元器件温升测试
            在满载情况下所有元件温升低于40℃。

         结论

    PDP等离子显示屏是近几年在国际上出现的新产品，其电源设计比较复杂，要求输出路数多、体积小、电压调节范围宽、电压高、纹波小、噪声低、EMI低，开关机有严格的时序限制。这里设计的PDP电源已经成功应用在某知名品牌的42英寸等离子显示上，经过上万台等离子显示屏两年的使用验证，返修率小于0.05%，证明其设计的可靠性非常高。

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1991	2008

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