24V5A半桥式直流开关电源设计报告

浮后对应原边匝数。

3.3输出滤波整流电路设计

3.3.1输出整流电路图

3.3.2 输出电感的设计

主输出和辅输出的输出电感都不允许进入不连续工作模式。不连续工作模式是从电感阶梯谐波电流的阶梯下降至零开始的，这种情况会在直流电流下降至斜坡幅值dI的一半时发生，于是

T?dI?2Idc?VLTon???V1Voon

LoLo当Vdc最小时，选择NS使V1最小时Ton不需要大于的Vo值。而VO?V1(2TonT) 则有

0.8T就可以输出所需2VoT ?Ton2V1选取Ns，使Vdc及相应V1最小时Ton为

0.8TVoTTon?2?2或V1?1.25Vo

V10.8T，于是 2及

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dI??1.25V?V??0.8T/2??2IooL 和 dcLo?0.05VoToI

dc如果最小电流Idc规定为额定电流Ion的1/10（通常情况），则

Lo?0.5VoTI

on以上L、Vo和T的单位分别为亨利、伏特和秒，Idc为最小输出电流，Iono为额定输出电流，单位均为安培。

经验算法一般选择输出滤波电感电流的脉动为最大输出电流的20%，这样本模块电源的输出滤波电感电流的脉动可选为IO?20%?1A，也就是当输出电流在IOmin?IO?10%?0.5A时应保证输出滤波电感电流连续，输出滤波电感可按下式计算：

Lf?VoVo[1?]2?(2fs)?IominVi/2K?VLF?VD

代入数据得：

Lf??VoVo[1?]2?(2fs)?IominVi/2K?VLF?VD2424[1?]32?(2?100?10)?0.5198/2?3.3?0.5?0.95 ?19.2uH

3.3.3 输出电容的计算

输出电容CO的选择应满足最大纹波电压的要求，输出纹波几乎完全由滤波电容的ESR（等效串联电阻RO）的大小来决定，而不是电容本身的大小来决定，纹波电压峰—峰值VR为

Vr?ROdI

式中，dI是所选的电感电流纹波的峰—峰值。

另外，对于铝电解电容器，在很大容值及额定电压范围内，其R?6?6OCO的乘

积基本不变。铝电解电容ROCO的范围是50?10~80?10。因此CO可选为

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CO?80?10?6R?80?10?6OVr/dI?80?10??dI? ??6Vr式中，CO的单位为法拉，dI的单位为安培，Vr的单位为伏特。 规定输出电压的最大纹波值为ΔV= 100 mV，则可由下式确定输出滤波电容的大小：

Cf?VoV 8L?(2f2[1?o]fs)??VVi/2K?VLF?VD

代入数据得：

CVoVof?8L?(2f2[1?V]fs)??Vi/2K?VLF?VD?248?1.92?105?(2?105)2?100?10?3[1?24198/2?3.3?0.5?0.95] ?6.25uF

3.3.4 整流输出二极管计算

UU02?0.9?240.9?26.67A 二极管的最大反向电压：

URM?22U2?22?26.67V?75.43V

二极管平均电流：

I1dVD?2I0?2.5A 二极管的电流有效值：

IDVD?I2?3.54A 二极管的额定电压：

UN?(2~3)?URM?150.86~226.29V

二极管的额定电流：

IN?(1.5~2)?IVD1.57?3.38~4.51A 选用6A1的二极管，,额定工作电流为6A，正向压降为0.95V。

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3.4 驱动电路设计

3.4.1 MOSFET管的基本工作原理

因为本次设计主功率管采用MOSFET，下面对MOSFET进行简要介绍。 MOSFET管是三端电压控制型开关器件（双极型晶体管是三段电流控制型开关器件），在开关电源电路中，MOSFET管的使用与双极型晶体管类似。当栅极有驱动电压时MOSFET管完全导通，驱动电压需要满足尽可能减小导通压降的要求。栅极无驱动电压时，MOSFET管关断，此时MOSFET管承受输入电压或其值的几倍。

MOSFET管的符号图如下：

N沟道型MOSFET管（相当于N型双极晶体管）通常由正电源供电。负载连接在电源正极和漏极之间。漏极电流由正的栅极电压控制，从正供电母线流入通过负载阻抗到漏极，然后从源极返回到负供电母线。

大部分MOSFET都是N沟道型的。它还可以进一步分为两种截然不同的类型，即增强型和耗尽型。对于N沟道增强型，当栅极间电压为零时，漏源极间电流为零。它需要一个正的栅源极间电压来建立漏源极间电流。

对于N沟道耗尽型管，当栅源极电负的压为零时，栅源极间电流最大。它需要一个负的栅源极间电压来关断漏源间电流。耗尽型MOSFET管不用做功率晶体管，也很少用在单管小电流电路中，现在它多用于对重要器件的敏感输入端的接地保护电路中。

功率MOSFET作为单极型器件，没有少数载流子的存储效应，输入阻抗高，因而开关速度高，驱动电路比较简单。但是功率MOSFET存在较大的极间电容，因而其栅极输入端相当于一个容性网络，这就要求栅极驱动电路的输出电阻要小，否则输出电容的充电时间过长就会影响MOSFET的开通速度。

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