单端反激式开关电源-主电路设计
单端反激式开关电源(毕业设计)
目录摘要 (2)第一章开关电源概述 (1)1.1 开关电源的定义与分类 (1)1.2 开关电源的基本工作原理与应用 (1)1.2.1 开关电源的基本工作原理 (1)1.2.2 开关电源的应用 (2)1.3 开关电源待解决的问题及发展趋势 (5)1.3.1 开关电源待解决的问题 (5)1.3.2 开关电源的发展趋势 (5)第二章设计方案比较与选择 (7)2.1 本课题选题意义 (7)2.2 方案的设计要求 (7)2.3 选取的设计方案 (8)第三章反激式高频开关电源系统的设计 (9)3.1 高频开关电源系统参数及主电路原理图 (9)3.2 单端反激式高频变压器的设计 (10)3.2.1 高频变压器设计考虑的问题 (10)3.2.2 单端反激式变压器设计 (11)3.3 高频开关电源控制电路的设计 (15)3.3.1 PWM 集成控制器的工作原理与比较 (15)3.3.2 UC3842工作原理 (17)3.3.3 UC3842的使用特点 (18)3.4 反馈电路及保护电路的设计 (19)3.4.1 过压、欠压保护电路及反馈 (19)3.4.2 过流保护电路及反馈 (19)3.5变压器设计中注意事项 (20)第四章总结 (21)参考文献 (23)致谢 ............................................................................................................................... 错误!未定义书签。
摘要开关电源的高频化电源技术发展的创新技术，高频化带来的效益是使开关电源装置空前地小型化，并使开关电源进入更广泛的领域，特别是在高新技术领域的应用，推动了高新技术产品的小型化、轻便化。
另外开关电源的发展与应用在节约资源及保护环境方面都具有深远的意义。
为此本论文以反激式高频开关电源为设计方向而展开，对高频变压器的认知及所注意的问题，其中包括磁芯损耗、绕组损耗、温升以及磁芯要求。
一步一步精通单端反激式开关电源设计
一步一步精通单端反激式开关电源设计目录■系统应用需求 (3)■步骤1_确定应用需求 (3)■步骤2_根据应用需求选择反馈电路和偏置电压VB (4)■步骤3_确定最小和最大直流输入电压VMIN和VMAX，并基于输入电压和PO选择输入存储电容CIN的容量 (6)3.1、选择输入存储电容CIN的容量 (6)3.2、确定最小和最大直流输入电压VMIN和VMAX (8)■步骤4_输入整流桥的选择 (9)■步骤5_确定发射的输出电压VOR以及钳位稳压管电压VCLO (10)■步骤6_对应相应的工作模式及电流波形设定电流波形参数KP：当KP≤1时，KP=KRP;当KP≥1时，KP=KDP (14)■步骤7_根据VMIN和VOR确定DMAX (15)■步骤8_计算初级峰值电流IP、输入平均电流IAVG和初级RMS电流IRMS (16)■步骤9_基于AC输入电压，VO、PO以及效率选定MOS管芯片 (17)■步骤10_设定外部限流点降低的ILIMIT降低因数KI (17)■步骤11_通过IP和ILIMIT的比较验证MOS芯片选择的正确性 (17)■步骤12_计算功率开关管热阻选择散热片验证MOS芯片选择的正确性 (17)■步骤13_计算初级电感量LP (18)■步骤14_选择磁芯和骨架，再从磁芯和骨架的数据手册中得到AA，AA，AA，和BW的参考值 (18)■步骤15_设定初级绕组的层数L以及次级绕组圈数AA（可能需要经过迭代的过程） (24)■步骤16_计算次级绕组圈数AA以及偏置绕组圈数AA (25)■步骤17_确定初级绕组线径参数OD、DIA、AWG (25)■步骤18_步骤23-检查AA、AAA以及AA。
如果有必要可以通过改变L、AA或AA或磁芯/骨架的方法对其进行迭代，知道满足规定的范围 (25)■步骤24 –确认AA≤4200高斯。
如有必要，减小限流点降低因数AA (26)■步骤25 –计算次级峰值电流AAA (26)■步骤26 –计算次级RMS电流AAAAA (26)■步骤27 –确定次级绕组线径参数AA A、AAA A、AAA A (26)■步骤28 –确定输出电容的纹波电流AAAAAAA (27)■步骤29 –确定次级及偏置绕组的最大峰值反向电压AAAA,AAAA (27)■步骤30 –参照表8，基于VOR及输出类型选择初级钳位电路中使用的钳位稳压管以及阻断二极管 (27)■步骤31 –根据表9选择输出整流管 (28)■步骤32 –输出电容的选择 (28)■步骤33 –后级滤波器电感L和电容C的选择 (29)■步骤34 –从表10选择偏置绕组的整流管 (29)■步骤35 –偏置绕组电容的选择 (29)■步骤36 –控制极引脚电容及串联电阻的选择 (29)■步骤37 –根据图3、4、5及6中所示的参考反馈电路的类型，选用相应的反馈电路元件 (29)■步骤38 –环路动态补偿设计 (30)■系统应用需求交流输入最小电压：VACMIN，单位V交流输入最大电压：VACMAX，单位V交流输入电压频率：FL，单位HZ开关频率：FS，单位KHZ输出电压：Vo，单位V输出电流：IO，单位A电源效率：η负载调整率：SI损耗分配因子：Z空载功率损耗：P_NO_LOAD，单位MW输出纹波电压：VRIPPLE，单位MV■步骤1_确定应用需求●交流输入最小电压：VACMIN●●交流输入电压频率：FL50HZ或者60HZ，详见世界电网频率表。
多路输出单端反激式开关电源设计
设计要求本文设计的开关电源将作为智能仪表的电源，最大功率为10 W。
为了减少PCB的数量和智能仪表的体积，要求电源尺寸尽量小并能将电源部分与仪表主控部分做在同一个PCB 上。
考虑10W的功率以及小体积的因素，电路选用单端反激电路。
单端反激电路的特点是：电路简单、体积小巧且成本低。
单端反激电路由输入滤波电路、脉宽调制电路、功率传递电路(由开关管和变压器组成)、输出整流滤波电路、误差检测电路(由芯片TL431及周围元件组成)及信号传递电路(由隔离光耦及电阻组成)等组成。
本电源设计成表面贴装的模块电源，其具体参数要求如下：输出最大功率：10W输入交流电压：85～265V输出直流电压／电流：+5V，500mA；+12V，150mA；+24V，100mA纹波电压：≤120mV单端反激式开关电源的控制原理所谓单端是指TOPSwitch-II系列器件只有一个脉冲调制信号功率输出端一漏极D。
反激式则指当功率MOSFET导通时，就将电能储存在高频变压器的初级绕组上，仅当MOSFET关断时，才向次级输送电能，由于开关频率高达100kHz，使得高频变压器能够快速存储、释放能量，经高频整流滤波后即可获得直流连续输出。
这也是反激式电路的基本工作原理。
而反馈回路通过控制TOPSwitch器件控制端的电流来调节占空比，以达到稳压的目的。
TOPSwitch-Ⅱ系列芯片选型及介绍TOPSwitch-Ⅱ系列芯片的漏极(D)与内部功率开关器件MOSFET相连，外部通过负载电感与主电源相连，在启动状态下通过内部开关式高压电源提供内部偏置电流，并设有电流检测。
控制极(C)用于占空比控制的误差放大器和反馈电流的输入引脚，与内部并联稳压器连接，提供正常工作时的内部偏置电流，同时也是提供旁路、自动重起和补偿功能的电容连接点。
源极(S)与高压功率回路的MOSFET的源极相连，兼做初级电路的公共点与参考点。
内部输出极MOSFET的占空比随控制引脚电流的增加而线性下降，控制电压的典型值为5.7 V，极限电压为9 V，控制端最大允许电流为100 mA。
反激式开关电源设计资料要点
反激式开关电源设计资料前言反激式开关电源的控制芯片种类非常丰富，芯片厂商都有自己的专用芯片，例如UC3842、UC3845、OB2262、OB2269、TOPSWITCH 等等。
虽然控制芯片略有不同，但是反激式开关电源的拓扑结构和电路原理基本上是一样的，本资料以UC3842为控制芯片设计了一款反激式开关电源。
单端反激式开关稳压电源的基本工作原理如下：D1TR L图1 反激式开关电源原理图当加到原边主功率开关管Q1的激励脉冲为高电平使Q1导通时，直流输入电压V IN加载原边绕组N P两端，此时因副边绕组相位是上负下正，使整流管D1反向偏置而截止；当驱动脉冲为低电平使Q1截止时，原边绕组N P两端电压极性反向，使副边绕组相位变为上正下负，则整流管被正向偏置而导通，此后存储在变压器中的磁能向负载传递释放。
因单端反激式电源只是在原边开关管到同期间存储能量，当它截止时才向负载释放能量，故高频变压器在开关工作过程中，既起变压隔离作用，又是电感储能元件。
因此又称单端反激式变换器是一种“电感储能式变换器”。
学习了反激式开关电源的工作原理之后，我们可以自行设计一款电源进行调试。
开关电源是一门实验科学，理论知识的学习是必不可少的，但是光掌握了理论知识是远远不够的，还要多做实验，测试不同环境不同参数下的电源工作情况，这样才能对电源有更深的认识。
除此之外，掌握大量的实验数据可以对以后设计电源和电源的优化提供很大帮助，可以更快速更合理的设计出一款新电源或者排除一些电源故障。
通过阅读下面的章节，可以使你对电源从原理理解到设计能力有一个快速的提升。
第一章 电源参数的计算第一步，确定系统的参数。
我们设计一个电源首先要确定电源工作在一个什么样的环境，比如说输入电压的范围、频率、网侧电压是否纯净，接下来是电源的输出能力包括输出电压、电流和纹波大小等等。
先要确定这些相关因素，才能更好的设计出符合标准的电源。
我们在第二章会详细介绍如何利用这些参数设计电源。
一款多路输出单端反激式开关电源的电路设计方案
多路输出电源对于电源应用者来讲，一般都希望其所选择的新巨电源产品为“傻瓜型”的，即所选择的电源电压只要负载不超过电源最大值，无论系统的各路负载特性如何变化，而各路电源电压依然精确无误。
仅就这一点来讲，目前绝大多数的多路输出电源是不尽人意的。
为了更进一步说明多路输出电源的特性，首先从图1所示多路输出开关电源框图讲起。
从图1可以看到，真正形成闭环控制的只有主电路Vp，其它Vaux1、Vaux2等辅电路都处在失控之中。
从控制理论可知，只有Vp无论输入、输出如何变动(包括电压变动，负载变动等)，在闭环的反馈控制作用下都能保证相当高的精度(一般优于0.5%)，也就是说Vp在很大程度上只取决于基准电压和采样比例。
对Vaux1，Vaux2而言，其精度主要依赖以下几个方面：1)T1主变器的匝比，这里主要取决于Np1：Np2或Np1：Np32)辅助电路的负载情况。
3)主电路的负载情况注：如果以上3点设定后，输入电压的变动对辅电路的影响已经很有限了。
图1在以上3点中，作为一个具体的开关电源变换器，主变压器匝比已经设定，所以影响辅助电路输出电压精度最大的因素为主电路和辅电路的负载情况。
在开关电源产品中，有专门的技术指标说明和规范电源的这一特性，即就是交叉负载调整率。
为了更好地讲述这一问题，先将交叉负载调整率的测量和计算方法讲述如下。
电源变换器多路输出交叉负载调整率测量与计算步骤1)测试仪表及设备连接。
2)调节被测电源变换器的输入电压为标称值，合上开关S1、S2…Sn，调节被测电源变换器各路输出电流为额定值，测量第j路的输出电压Uj，用同样的方法测量其它各路输出电压。
3)调节第j路以外的各路输出负载电流为最小值，测量第j路的输出电压ULj。
4)按式(1)计算第j路的交叉负载调整率SIL。
SIL=×100%(1)式中：ΔUj为当其它各路负载电流为最小值时，Uj与该路输出电压ULj之差的绝对值；Uj为各路输出电流为额定值时，第j路的输出电压。
单端反激式开关电源设计UC3842
基于UC3842的开关电源设计摘要电源是实现电能变换和功率传递的主要设备。
在信息时代，农业、能源、交通运输、通信等领域迅猛发展，对电影产业提出个更多、更高的要求，如节能、节材、减重、环保、安全、可靠等。
这就迫使电源工作者不断的探索寻求各种乡关技术，做出最好的电源产品，以满足各行各业的要求。
开关电源是一种新型的电源设备，较之于传统的线性电源，其技术含量高、耗能低、使用方便，并取得了较好的经济效益。
UC3842是一种性能优良的电流控制型脉宽调制器。
假如由于某种原因使输出电压升高时，脉宽调制器就会改变驱动信号的脉冲宽度，亦即占空比D，使斩波后的平均值电压下降，从而达到稳压目的，反之亦然。
UC3842可以直接驱动MOS管、IGBT等，适合于制作20～80W小功率开关电源。
由于器件设计巧妙，由主电源电压直接启动，构成电路所需元件少，非常符合电路设计中“简洁至上”的原则。
设计思路，并附有详细的电路图。
关键词：开关电源，uc3842，脉宽调制，功率，IGBT前言 (1)第1章开关电源的简介 (2)1.1 开关电源概述 (2)1.1.1 开关电源的工作原理 (2)1.1.2 开关电源的组成 (3)1.1.3 开关电源的特点 (4)1.2 开关器件 (4)1.2.1开关器件的特征 (4)1.2.2器件TL431. (5)1.2.3电力二极管 (5)1.2.4光耦PC817 (6)1.2.5电力场效应晶体管MOSFET (7)第2章主要开关变换电路 (8)2.1 滤波电路 (8)2.2 反馈电路 (8)2.2.1电流反馈电路 (8)2.2.2电压反馈电路 (9)2.3电压保护电路 (9)第3章UC3842 .................................................. 错误!未定义书签。
3.1 UC3842简介 (10)3.1.1 UC3842的引脚及其功能 (11)3.1.2 UC3842的内部结构 (11)3.1.3 UC3842的使用特点 (13)3.2 UC3842的典型应用电路 (14)3.2.1反激式开关电源 (14)3.2.2 UC3842控制的同步整流电路 (15)3.2.3升压型开关电源 (17)第4章利用UC3842设计小功率电源 (18)4.1 电源设计指标 (18)4.1.1元件的选择 (19)4.1.2电路结构的选择 (20)4.2 启动电路 (21)4.3 PWM脉冲控制驱动电路 (22)4.4 直流输出与反馈电路 (23)4.5 总体电路图分析 (24)结论 (24)参考文献 ............................................................. 错误!未定义书签。
单端反激式开关电源原理与设计
0 引言近年来随着电源技术的飞速发展，开关稳压电源正朝着小型化、高频化、继承化的方向发展，高效率的开关电源已经得到越来越广泛的应用。
单端反激式变换器以其电路简单、可以高效提供直流输出等许多优点，特别适合设计小功率的开关电源。
本文简要介绍了Unitorde公司生产的电流型脉宽调制器UC3842，介绍了该芯片在单端反激式开关电源中的应用，对电源电路进行了具体分析。
利用本文所述的方法设计的小功率开关电源已经应用在国电南瑞科技股份有限公司工业控制分公司自主研发的分散控制系统GKS-9000中，运行状况良好，各项指标均符合实际工程的要求。
1 反激式开关电源基本原理单端反激开关电源采用了稳定性很好的双环路反馈(输出直流电压隔离取样反馈外回路和初级线圈充磁峰值电流取样反馈内回路)控制系统，就可以通过开关电源的PWM(脉冲宽度调制器)迅速调整脉冲占空比，从而在每一个周期内对前一个周期的输出电压和初级线圈充磁峰值电流进行有效调节，达到稳定输出电压的目的。
这种反馈控制电路的最大特点是：在输入电压和负载电流变化较大时，具有更快的动态响应速度，自动限制负载电流，补偿电路简单。
反激电路适应于小功率开关电源，其原理图如图1所示。
下面分析在理想空载的情况下电流型PWM的工作情况。
与电压型的PWM比较，电流型PWM又增加了一个电感电流反馈环节。
图中：A1为误差放大器;A2为电流检测比较器;U2为RS触发器;Uf为输出电压Uo的反馈取样，该反馈取样与基准电压Uref通过误差放大器A1产生误差信号Ue(该信号也是A2的比较箝位电压)。
设场效应管Q1导通，则电感电流iL以斜率Ui/L线性增长，L为T1的原边电感，电感电流在无感电阻R1上采样u1=R1iL，该采样电压被送入电流检测比较器A2与来自误差放大器的Ue进行比较，当u1>Ue时，A2输出高电平，送到RS触发器U2的复位端，则两输入或非门U1输出低电平并关断Q1;当时钟输出高电平时，或非门U1始终输出低电平，封锁PWM，在振荡器输出时钟下降的同时，或非门U1的两输入均为低电平，则Q1被打开。
单端反激式DC-DC开关电源变压器的设计全过程
单端反激式DC/DC 开关电源变压器的设计全过程，xuguoping 分享与世纪电源网的网友 变压器的参数计算：（1） 变压器的设计要求：输出电压：10V ～3KV ，8mA （变压器输出之后三倍压）输入电压：24 1V±工作频率：50KHZ最大占空比：45％变换效率：80％（2） 基本参数计算：输入最小电压：min IN V =－IN V V ＝24－1－0.5＝22.5V输出功率：OUT OUT OUT P U I =30000.00824()W =×=输入功率：OUT IN P P η=2430()0.8W == （3） 选择磁芯：由于输出功率为24W ，需要留有一定的余量，选择磁芯的型号为：EI-28。
其具体参数如下：材料：PC40；尺寸：28.0*16.75*10.6（mm）；P A ：0.6005（）；：86 4cm e A 2mm W A ：69.83； ：4300；2mm L A 2/nH N S B ：500mT （） 390mT （10） 25o C 0o C 使用时为防止出现磁饱和，实取磁通密度m B = 250 mT（4） 粗略估计匝数比以及最大占空比（通过实际计算）min (1)OUT MAX IN MAX V D N V D −= 30000.5522.50.45×=× 162.9=（求出结果后然后取整为Nm ）因为匝数比可以根据设计理念修正为M N ＝165，从而可以产生新的MAX Dmin OUT MAX M IN OUT V D N V V =+ 300022.51653000=×+44.7%=（5） 计算初级平均电流，峰值电流和电流的有效值由于输出功率为24W ，用电流连续模式（CCM ）比较适合。
这里取为0.6RP K .min min IN OUT P AVG IN IN P P I V V η== 240.822.5=×1.333A =.1[1]2P AVG P RP MAX I I K D =− 1.333(10.50.6)0.447=−××4.26A=.P RMS P I I ==2.054A =.P RMS I －电流有效值，P I －峰值电流，.P AVG I －平均电流，（RP K R RP PI K I =）电流比例因数，MAX D －最大占空比； 利用Krp 的值可以定量描述开关电源的工作模式，若Krp=1.0，即峰值电流和脉动电流相等，开关电源工作在断续模式；若Krp<1.0,峰值电流大于脉动电流，开关电源工作在连续模式。
单端反激式开关电源设计及电磁兼容仿真
目录一、单端反激式开关电源设计 (3)1.电路参数设计及元器件选取 (3)2.电路拓扑结构 (5)3.负载输出波形 (5)二、部分单端反激式开关电源EMI产生原因及现象 (5)1.MOS管动作时产生的EMI (6)2.二级管动作时产生的EMI (8)三、部分单端反激式开关电源EMI抑制措施分析 (9)1.减缓开关管动作（上升沿、下降沿） (9)2.减小干扰源的大小（对变压器的漏感Le的处理） (13)3.开关管加RCD缓冲吸收电路 (14)4.二级管加RC吸收电路 (18)5.整体效果比较 (21)6.抖频消除Mos管两端电压尖峰 (22)四、EMI电源滤波器的设计 (24)1.电源设备中EMI滤波器的作用 (24)2.EMI干扰类型 (26)3.EMI滤波器的基本结构 (26)4.EMI滤波器的设计原则 (27)5.EMI滤波器结构设计 (28)6.共模和差模扼流圈磁芯和电感参数设计 (28)7.X、Y电容的选取 (29)8.EMI滤波器的正确安装 (30)五、EMI电源滤波器插入损耗测试 (30)1.T型低通滤波器 (30)2.π型低通滤波器 (32)3.实际电容滤波器 (34)4.实际电感滤波器 (35)5.三端电容器 (36)6.大容量电容与小容量电容并联对EMI插入损耗波形分析 (39)六、设计过程中遇到的问题及解决方案 (40)七、设计过程的收获与心得体会 (40)八、参考资料 (41)一、单端反激式开关电源设计1.电路参数设计及元器件选取:36V（1）输入直流电压Vin:12V（2）输出直流电压Vo（3）输出电流I:1.2A（4）电容C:300uF（5）电阻R:10Ω（6）PMOS管：图1.PMOS管参数（7）开关管频率f:50khz（8）占空比D=0.4PMOS管驱动电压参数图2.PMOS管驱动电压参数（9）变压器参数设计（漏感系数K=0.98）由V o V in =N PN S·D1−D得N PN S=2由U P=NU SN=N P N SU P=L P d ip d tU S=M d ip d tM2=L p L s 得L P L S =N P2N S2=4图3.线性变压器参数设计（10）二极管:ues7042.电路拓扑结构图4.单端反激电路拓扑图3.负载输出波形图5.单端反激电路负载输出波形二、部分单端反激式开关电源EMI产生原因及现象功率器件高频开通和关断的操作导致电压和电流快速的变化是产生EMI的主要原因。
单端反激式开关电源-主电路设计讲解
摘要开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关晶体管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，开关电源一般由脉冲宽度调制(PWM)控制、IC 和MOSFET构成。
本设计在大量前人设计开关电源的的基础上，以反激式电路的框架，用TOP244Y 构成12V、2.5A开关电源模块,通过整流桥输出到高频变压器一次侧，在二次侧经次级整流滤波输出。
输出电压经采样与TL431稳压管内部基准电压进行比较，经过线性光偶合器PC817改变TOP244Y的占空比,从而使电路能直流稳压输出。
关键词开关电源；脉冲宽度调制控制；高频变压器；TOP244YABSTRACT Switching power supply is the use of modern electronic technology, control switching transistor turn-on and turn-off time ratio of the output voltage to maintain a stable power supply, switching power supply generally by the pulse width modulation (PWM) control,IC and MOSFET form.The design of a large number of predecessors in the switching power supply design based on the flyback circuit to the framework, using TOP244Y constitute a 12V, 2.5A switching power supply module, through the rectifier bridge output to high-frequency transformer primary side, the secondary side by the time level rectifier output. TL431 by sampling the output voltage regulator with an internal reference voltage comparison, after a linear optical coupler PC817 change TOP244Y duty cycle, so the circuit can be DC regulated output.Keyword Switching Power Supply；PWM Control；high frequency transformer；TOP244Y目录前言 (3)1.反激式PWM高频开关电源的工作原理 (4)1．1 PWM开关电源 (5)1.1.1 开关电源简介 (5)1．1．2 PWM开关电源原理 (6)1．2 反激式变换器 (8)1．2．1 反激变换器的工作原理 (8)1．2．2 反激变换器的工作模式 (9)1．3 单相二极管整流桥 (9)1．4 缓冲电路（吸收电路） (10)2．TOPSwitch-GX芯片 (11)2．1 TOPSwitch-GX的性能 (12)2．2 TOPSwitch-GX的内部结构及引脚 (12)2．2．1 TOPSwitch-GX的内部结构 (12)2．2．2 TOPSwitch-GX的引脚功能 (14)3．反激式变换器的高频变压器设计 (15)3．1 开关电源变压器的绕线技术 (16)3．1．1 绕组符合安全规程 (16)3．1．2 低漏感的绕制方法 (17)3．1．3 变压器紧密耦合的绕制方法 (19)3．2 确定磁心的尺寸 (20)3.3 反激式变压器的设计 (22)4．单端反激式开关电源-主电路设计 (24)4．1 单端反激式开关电源主电路介绍 (25)4．2 单端反激式开关电源驱动电路介绍 (26)5．设计结果及分析 (27)5．1 设计输出电压及波形 (28)5．2 设计结果分析 (32)结论 (33)致谢 (34)参考文献 (34)附录 (35)前言本课题主要掌握反激式PWM高频开关电源的工作原理。
反激式开关电源设计
反激式开关电源设计摘要：该开关电源用于变频空调控制器中，主要为控制器中的IC及继电器提供电源，为多路输出，且输出功率较小，约10W左右。
由于成本及体积的限制，并且输入功率较低（小于100W）,所以本开关电源采用价格低廉、体积小的单端反激式（准谐振式）拓扑结构。
单端反激式开关电源使开关电源的可靠性、纹波干扰等问题得到很大的改善，并且可以克服PWM方式对负载的瞬态响应较差和易辐射等缺点，利用高频驱动的作用，降低损耗，提高效率，减少噪声。
该开关电源的主控制芯片采用NCP1200p100，使外围电路变得简单，并实现了退磁检测、过流保护、过压保护和电压反馈等功能。
关键词：单端反激，开关电源，NCP1200p100Abstract: the switching power supply used in variable frequency air conditioner controller, mainly to provide power for the IC and relay controller, as multiple output, and the output power is small, about 10W. Due to cost and size constraints, and the input power is low (less than 100W),so the switch power supply with low price, small size of single end flyback (quasi resonant)topology. Single flyback switching power supply reliability, ripple interference of switching power supply has been greatly improved, and can be poor and radiation response to overcomedisadvantages such as PWM to load transient, high-frequency driving effect, reduce loss,improve efficiency, reduce noise. The main control chip of the switching power supply using NCP1200p100, the peripheral circuit is simple, and the realization of the demagnetization detection, overcurrent protection, overvoltage protection and voltage feedback function.Keywords: single flyback switching power supply, NCP1200p100,一、设计目标1.输入电压：AC198-242V2.输出电压：DC+12V.电流0.5A；DC+15V.电流0.4A;DC+5V. 最大电流2A，最小电流0.5A。
ACDC开关电源IGBT应用原理与主电路图
AC-DC开关电源IGBT应用原理与主电路图AC-DC开关电源IGBT应用原理与主电路图作者:微叶科技时间:2015-07-14 16:48随着高速IGBT得推出,工作频率可达50kHz以上,IGBT有用于SMPS(Switch Mode Power Supplies,市电输入得开关电源)得趋势。
AC-DC开关电源得电路拓扑一般就是指储能元件(开关变压器或者储能电感)与功率开关元件(IGBT、VMOS 等)得配置方式。
1、单端正激电路单端正激式(Forward) SMPS拓扑得电路简图如图1所示。
其中,单端就是指主开关为单管电路,正激指得就是主开关变压器初次级绕组得相位关系。
图1 正激式拓扑电路系统简图粗虚线框中得电路就是功率开关电路,T就是主开关变压器;Q1就是功率寸姜,D21就是次级整流二极管;D22就是续流二被管;L21就是储能电感,兼有扼流滤波作用;N1就是主绕组(初级);N4就是复位绕组;N2就是次级绕组;带箭头得虚线表明了瞬时电流得方向与路径。
所谓正激,即主开关变压器初、次级线圈得绕向就是一样得,电气相位相同。
这样做得好处就是,Q1开通时,N2从初级绕组获得能量,向L21、C2l与负载RL提供能量;Q1关断时,L21内存储得能量向负载RL释放,D22为电感内能量得释放提供通路。
同时,D2作为复位绕组N4得负载,在Q1关断期间消耗变压器磁心中存储得能量,使磁心复位。
复位电路也可以像4、25那样实现,在初级绕组上并联DRC(二极管、电阻、电容,Dll 、R11、C11)。
由于负载在Q1开通与关断期间都有能量(电流供应),因此正激式拓扑得输出纹波相对较小。
功率开关管Q1承受得最大直流电压约为主电路电压得1倍,电源输入为220V市电规格得条件下,Q1得电压规格至少为800V。
如果采用了APFC 电路,则Q1得电压规格至少为1000V。
·EMI与PFC 电路在SMPS中很常见。
EMI电路主要就是为了减小开关电源对电网得污染,PFC(功率因数校正)电路主要就是为了提高开关电源得功率因数。
电力电子课程设计-单端反激式输出开关电源设计
电力电子技术课程设计报告单端反激式单路输出开关电源一、 设计任务及要求本课程设计要求根据所提供的元器件设计并制作一个小功率的单端反激式开关电源。
我们设计的反激式开关电源的输入是180V ，输出是10V 。
要求画出必要的设计电路图，进行必要的电路参数计算，完成电路的焊接任务，并具有1A 的带负载能力以及过流保护功能。
二、 设计原理及思路1、反激变换器工作原理假设变压器和其他元器件均为理想元器件，稳态工作下：（1）当有源开关Q 导通时，变压器原边电流增加，会产生上正下负的感应电动势，从而在副边产生下正上负的感应电动势，无源开关VD1因反偏而截止，输出由电容C 向负载提供能量，而原边则从电源吸收电能，储存于磁路中。
（2）当有源开关Q 截止时，由于变压器磁路中的磁通不能突变，所以在原边会感应出上负下正的感应电动势，而在副边会感应出上正下负的感应电动势，故VD1正偏而导通，此时磁路中的存储的能量转到副边，并经二极管VD1向负载供电，同时补充滤波电容C 在前一阶段所损失的能量。
输出滤波电容除了在开关Q 导通时给负载提供能量外，还用来限制输出电压上的开关频率纹波分量，使之远小于稳态的直流输出电压。
图 1 反激变换器的原理图反激变换器的工作过程大致可以看做是原边储能和副边放电两个阶段。
原边电流和副边电流在这两个阶段中分别起到励磁电流的作用。
如果在下一次Q 导通之前，副边已将磁路的储能放光，即副边电流变为零，则称变换器运行于断续电流模式（DCM ），反之，则在副边还没有将磁路的储能放光，即在副边电流没有变为零之前，Q 又导通，则称变换器运行于连续电流模式（CCM ）。
通常反激变换器多设计为断续电流模式（DCM ）下。
2、反激变换器的结构框图Ug Uo交流输入 —— >输出3、反激变换器的吸收电路实际反激变换器会有各种寄生参数的存在，如变压器的漏感，开关管的源漏极电输入整流和滤波功率变压器 整流和滤波 控制器启动供电电路 吸收电路 控制器 功率开关反馈网络容。
多路输出单端反激式开关电源设计
多路输出单端反激式开关电源设计
1.确定输出电压和电流要求：首先要确定每个输出端口所需的电压和
电流。
根据实际需求和应用场景确定输出要求。
2.选择开关电源IC：根据多路输出和高效能的要求，选择合适的开
关电源IC。
开关电源IC能够实现高效能和多路输出的设计。
根据输出要
求选择合适的IC。
3.设计适配器电路：根据所选的开关电源IC，设计适配器电路。
适
配器电路是将输入电压转换为适合开关电源IC的电压。
适配器电路通常
包括整流、滤波和调压等部分。
4.设计反激式变换器：反激式变换器是多路输出单端反激式开关电源
的核心部分。
反激式变换器能够将适配器电路输出的电压进行变换和调节，得到不同的输出电压和电流。
根据输出要求设计合适的反激式变换器。
5.设计输出电路：根据每个输出端口的电压和电流要求，设计合适的
输出电路。
输出电路通常包括滤波、调压和过载保护等部分。
6.进行仿真和优化：设计完成后，进行电路仿真和优化。
通过仿真可
以验证电路的正常运行和性能是否满足要求。
根据仿真结果进行优化和调整。
7.制作电路原型并测试：将设计的电路制作成原型，并进行测试。
测
试包括输入电压范围、输出电压和电流精度、效率和稳定性等方面的测试。
总结：。
单端自激式反激型开关电源的实际应用电路_开关电源原理与应用设计_[共5页]
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第2章 单端式开关电源实际电路 167║Le b R K r r β=-+ （2-47）如图2-21所示的电路就是一个采用密勒积分电路构成的输出软启动电路。
当所加入的驱动信号U i 为正向脉冲时，该脉冲信号就会通过电阻R 向晶体管的基极充电。
由于密勒效应的作用，输入端等效电容的容量为(1+K )C ，因此其基极电压就会以(1+K )CR 的时间常数缓慢上升，而在集电极上的输出电压就会相应缓慢下降。
反之，若在基极所加入的驱动信号U i 为负向脉冲时，则基极上的电压就会缓慢下降，集电极上的输出电压就会相应缓慢上升。
通过上面的分析和讨论可清楚地看到，当电路中β、R 、C 的值越大时，输出电压的变化速度就越缓慢。
（3）由射极跟随器积分电路组成的软启动电路采用射极跟随器积分电路组成的软启动电路如图2-22所示。
该电路的特点是不需要基极控制信号，电路结构较为简单。
在电源合闸瞬间，直流电源电压E C 经晶体管的基级—发射极、负载电阻R L 为电容C 充电。
由于射极跟随器电路的输入电阻为()ie L 1R R β=+ （2-48）因此充电时间常数就为 ()L 1CR τβ=+ （2-49）随着电容C 上充电电压的缓慢增大，基极上的电压缓慢下降，在发射极上的输出电压也会相应缓慢下降。
一旦A 点的电压低于B 点的电压时，软启动工作过程结束。
其中二极管VD 2起隔离作用，使启动电路不再影响控制电路的正常工作。
在关机后，电容C 上的电压经电源的内阻和二极管VD 1迅速放电，保证下次开机时软启动电路的正常工作。
图2-21 采用密勒积分电路构成的 图2-22 采用射极跟随器积分电路组成的 输出软启动电路 软启动电路2.3.5 单端自激式反激型开关电源的实际应用电路1．实际应用电路一单端自激式反激型开关电源的实际应用电路如图2-23所示。
输入电压为交流市电，电网电压220V(±15%)、50Hz(±15%)；输出直流电源为12V/2A ；电源稳定性为0.05%；负载稳定性为0.1%；纹波电压小于12mV 。
单端反激式开关电源变压器设计
如：EI25 Ve=2050m m³， Ae=42平 方毫米， Le=49.4m m； f=40KHz ；η =0.75；
Lg = 0.005*49 .4 = 0.247mm ---气隙 长度
单端反激式开关电源变压器设计
依据MOS管耐压的变压器设计
初级参数
输入
Vacmin 输入电压（V）
86.00
Vacmax 电源功率（W） Pout
265.00 45.00
预设效率（%） η
87.00
计算结果
Vdcmin 输入电压（V）
Vdcmax
反射电压（V）
Vf
周期 μs
T
工作频率（KHz） f
70.00
EFD -EFD12 EFD15 EFD20 EFD25 EFD30 --EPC -EPC13 EPC17 EPC19 EPC25 EPC30 --EER EER9.5 EER11 EER14.5 EER28 EER35 EER42 EER49 -ETD -- - ETD29 ETD34 ETD44 ETD49 ETD54 -EP EP10 EP13 EP17 EP20 --- -- -RM RM4 RM5 RM6 RM10 RM12 RM14 ---
PIN = Ve*F/555 5= 2050*40/ 5555 = 14.76W；
0.00 193.96
0.09 54.67 0.70
37.85 0.19
Pout = η*Pin = 0.75 * 14.76 = 11.07W; 若： f=100KHz 则： Pout = 11.07W *(100/40 )= 27.675W
一步一步精通单端反激式开关电源设计
一步一步精通单端反激式开关电源设计一步一步精通单端反激式开关电源设计目录■系统应用需求 (7)■步骤1_确定应用需求 (7)■步骤2_根据应用需求选择反馈电路和偏置电压VB (9)■步骤3_确定最小和最大直流输入电压VMIN和VMAX，并基于输入电压和PO选择输入存储电容CIN的容量 (11)3.1、选择输入存储电容CIN的容量113.2、确定最小和最大直流输入电压VMIN和VMAX (17)■步骤4_输入整流桥的选择 (17)■步骤5_确定发射的输出电压VOR以及钳位稳压管电压VCLO (21)■步骤6_对应相应的工作模式及电流波形设定电流波形参数KP：当KP≤1时，KP=KRP;当KP≥1时，KP=KDP (29)■步骤7_根据VMIN和VOR确定DMAX.. 33 ■步骤8_计算初级峰值电流IP、输入平均电流IAVG和初级RMS电流IRMS (34)■步骤24 –确认4200高斯。
如有必要，减小限流点降低因数 (58)■步骤25 –计算次级峰值电流 (59)■步骤26 –计算次级RMS电流. 59 ■步骤27 –确定次级绕组线径参数、、 (59)■步骤28 –确定输出电容的纹波电流 (60)■步骤29 –确定次级及偏置绕组的最大峰值反向电压 (61)■步骤30 –参照表8，基于VOR及输出类型选择初级钳位电路中使用的钳位稳压管以及阻断二极管 (61)■步骤31 –根据表9选择输出整流管. 61 ■步骤32 –输出电容的选择 (62)■步骤33 –后级滤波器电感L和电容C的选择 (63)■步骤34 –从表10选择偏置绕组的整流管 (63)■步骤35 –偏置绕组电容的选择 (63)■步骤36 –控制极引脚电容及串联电阻的选择 (63)■步骤37 –根据图3、4、5及6中所示的参考反馈电路的类型，选用相应的反馈电路元件 (64)■步骤38 –环路动态补偿设计 (65)■系统应用需求交流输入最小电压：VACMIN，单位V 交流输入最大电压：VACMAX，单位V 交流输入电压频率：FL，单位HZ开关频率：FS，单位KHZ输出电压：Vo，单位V输出电流：IO，单位A电源效率：η负载调整率：SI损耗分配因子：Z空载功率损耗：P_NO_LOAD，单位MW 输出纹波电压：VRIPPLE，单位MV■步骤1_确定应用需求●交流输入最小电压：VACMIN●交流输入最大电压：VACMAX●交流输入电压频率：FL50HZ或者60HZ，详见世界电网频率表。
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摘要开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关晶体管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，开关电源一般由脉冲宽度调制(PWM)控制、IC 和MOSFET构成。
本设计在大量前人设计开关电源的的基础上，以反激式电路的框架，用TOP244Y 构成12V、2.5A开关电源模块,通过整流桥输出到高频变压器一次侧，在二次侧经次级整流滤波输出。
输出电压经采样与TL431稳压管内部基准电压进行比较，经过线性光偶合器PC817改变TOP244Y的占空比,从而使电路能直流稳压输出。
关键词开关电源；脉冲宽度调制控制；高频变压器；TOP244YABSTRACT Switching power supply is the use of modern electronic technology, control switching transistor turn-on and turn-off time ratio of the output voltage to maintain a stable power supply, switching power supply generally by the pulse width modulation (PWM) control,IC and MOSFET form.The design of a large number of predecessors in the switching power supply design based on the flyback circuit to the framework, using TOP244Y constitute a 12V, 2.5A switching power supply module, through the rectifier bridge output to high-frequency transformer primary side, the secondary side by the time level rectifier output. TL431 by sampling the output voltage regulator with an internal reference voltage comparison, after a linear optical coupler PC817 change TOP244Y duty cycle, so the circuit can be DC regulated output.Keyword Switching Power Supply；PWM Control；high frequency transformer；TOP244Y目录前言 (3)1.反激式PWM高频开关电源的工作原理 (4)1．1 PWM开关电源 (5)1.1.1 开关电源简介 (5)1．1．2 PWM开关电源原理 (6)1．2 反激式变换器 (8)1．2．1 反激变换器的工作原理 (8)1．2．2 反激变换器的工作模式 (9)1．3 单相二极管整流桥 (9)1．4 缓冲电路（吸收电路） (10)2．TOPSwitch-GX芯片 (11)2．1 TOPSwitch-GX的性能 (12)2．2 TOPSwitch-GX的内部结构及引脚 (12)2．2．1 TOPSwitch-GX的内部结构 (12)2．2．2 TOPSwitch-GX的引脚功能 (14)3．反激式变换器的高频变压器设计 (15)3．1 开关电源变压器的绕线技术 (16)3．1．1 绕组符合安全规程 (16)3．1．2 低漏感的绕制方法 (17)3．1．3 变压器紧密耦合的绕制方法 (19)3．2 确定磁心的尺寸 (20)3.3 反激式变压器的设计 (22)4．单端反激式开关电源-主电路设计 (24)4．1 单端反激式开关电源主电路介绍 (25)4．2 单端反激式开关电源驱动电路介绍 (26)5．设计结果及分析 (27)5．1 设计输出电压及波形 (28)5．2 设计结果分析 (32)结论 (33)致谢 (34)参考文献 (34)附录 (35)前言本课题主要掌握反激式PWM高频开关电源的工作原理。
电源在一个典型系统中担当着非常重要的角色。
从某种程度上，可以看成是系统的心脏。
电源给系统的电路提供持续的、稳定的能量，使系统免受外部的侵扰，并防止系统对其做出伤害。
所以，本课题主要是用TOPSwitch-GX系列是单片开关电源中的TOP244Y设计反激式开关电源从而到平稳的直流输出，实现设计一个稳定的电源输出。
开关电源高频化是其发展的方向，高频化使开关电源小型化，并使开关电源进入更广泛的应用领域，特别是在高新技术领域的应用，推动了高新技术产品的小型化、轻便化。
另外开关电源的发展与应用在节约能源，节约资源及保护环境方面都具有重要的意义。
TOPSwitch-GX系列是单片开关电源第四代产品，最大输出功率从75W扩展到290W，将开关频率提高到132KHz，这有助于减小高频变压器及整个开关电源的体积。
当开关电源的负载很轻时，能自动将开关频率从132KHz降低到30KHz，可降低开关损耗，进一步提高电源效率。
本设计要求电源的输入为电网电压（市电），经滤波后进入单相二极管整流桥，再经大电容滤波得到直流高压，通过PWM控制，在反激变换器的变压器二次侧得到高频矩形波电压，再经滤波得到平稳的直流输出。
而本人主要研究主电路的制作和绕制高频变压器，高频变压器采用EE25型磁心，配10引脚的骨架，用直径为0.38mm的漆包线绕制。
最后以反激电路的框架进行主电路的设计。
1.反激式PWM高频开关电源的工作原理1．1 PWM开关电源1.1.1 开关电源简介电源是各种电子设备必不可少的组成部分,它的性能好坏直接影响到电子设备的技术指标及能否安全可靠地工作。
目前常用的直流稳压电源分为线性电源和开关电源两大类。
线性稳压电源亦称串联调整式稳压电源,其稳压性能好,输出纹波电压很小,但它必须使用笨重的工频变压器与电网进行隔离,并且调整管的功率损耗较大,致使电源的体积和重量大、效率低。
开关电源被誉为高效节能电源,它是利用现代电力电子技术,通过控制开关通断的时间比率来维持输出电压稳定的一种电源,具有体积小、重量轻、功率小、效率高、纹波小、噪声低、易扩容、智能化程度高等优良特性,广泛应用在诸如计算机、电视机、摄像机等电子设备上。
它代表着稳压电源的发展方向,现已成为稳压电源的主流产品。
目前,开关电源以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用于以电子计算机为主导的各种终端设备、通信设备中。
而随着近些年来科学技术的不断发展,开关电源技术在实际需要的推动下快速的发展,具体的发展趋势可以总结为以下几个方面:（1）高频化开关频率的提高有利于开关电源的体积减小,重量减轻,动态响应得到改善。
早期开关电源的频率仅为几千赫兹,随着电力电子器件及磁性材料性能的不断改进,开关频率渐渐地提高。
在这个过程中,IGBT的出现,使得开关电源的容量不断增大,在许多中等容量范围内,迅速取代了晶闸管相控电源。
并且,IGBT的开关速度很高,通态压降低。
但是,随着开关频率的提高,电源的电磁干扰问题也变得突出起来。
如何在提高开关频率的情况下,最大限度的减少电磁干扰对电源的影响,是一个摆在科研工作者面前的急需解决的问题。
（2）非隔离DC/DC技术近年来,非隔离DC/DC 技术发展迅速。
它们基本上可以分成两大类。
一类在内部含有功率开关元件,称DC/DC 转换器。
另一类不含功率开关,需要外接功率MOSFET ,称DC/DC 控制器。
按照电路功能划分,有降压的STEP-DOWN、升压的BOOST ,还有能升降压的BUCK-BOOST 或SEPIC等,以及正压转成负压的INVERTOR 等。
其中品种最多,发展最快的还是降压的STEP-DOWN。
根据输出电流的大小,分为单相、两相及多相。
控制方式上以PWM 为主,少部分为PFM。
目前一套电子设备或电子系统由于负载不同,会要求电源系统提供多个电压挡级。
如台式PC机就要求有+12V、+5V、+ 3.3V、- 12 V四种电压以及待机的+ 5 V 电压,主机板上则需要2.5 V、1.8 V、1.5 V甚至 1 V 等。
一套AC/DC 中不可能给出这样多的电压输出,而大多数低压供电电流都很大,因此开发了很多非隔离的DC/DC。
（3）数字化高频开关电源的另一发展趋势是数字化。
过去在传统功率电子技术中, 控制部分是按模拟信号来设计和工作的。
随着数字处理技术的发展成熟, 其优点明显便于计算机处理控制、避免模拟信号的畸变失真、减小杂散信号的干扰,提高抗干扰能力、便于软件包的调试和遥感遥测遥调, 也便于自诊断、容错等技术的植入等。
这类电源大体上包括两个部分,即硬件和软件。
其中,硬件部分包括PWM 的逻辑部分、时钟、放大器环路的模数转换、数模转换以及数字处理、驱动、同步整流的检测和处理等。
而在软件方面可以通过DSP或热待机状态;有效调整系统工作点,使系统处于最佳效率工作点。
比如艾默生网络能源公司的通信电源休眠节能技术,就是使电源系统根据系统的负载情况和系统当前模块的工作情况,通过合理的逻辑判断和控制,在保证系统冗余安全的条件下,有选择的打开或休眠部分模块,使系统工作在最佳效率点,节能效率显著。
通过采用以上节能方案优化通信电源系统设计,可将目前业界在网应用的通信电源的实际工作效率低载时提高7～8 个百分点,高载时提高3～4 个百分点,从而使基站内通信电源达到直接节能与间接节能的目的。
1．1．2 PWM开关电源原理开关电源的典型结构如图1-1 所示,其工作原理是:市电进入电源首先经整流和滤波转为高压直流电,然后通过开关电路和高频开关变压器转为高频率低压脉冲,再经过整流和滤波电路,最终输出低电压的直流电源。
同时在输出部分有一个电路反馈给控制电路,通过控制PWM 占空比以达到输出电压稳定。
图1-1 开关电源的典型结构开关电源由以下4 部分构成:（1）主电路:从交流电网输入,到直流输出的主要电路。
主要包括输入电磁干扰滤波器、输入整流滤波器、高频变压器、功率开关管和输出整流滤波器。
（2）控制电路:包括输出端取样电路、反馈电路和脉宽调制器（或通∕断控制电路）。
（3）检测及保护电路:检测电路有过电流检测、过电压检测、欠电压检测、过热检测等;保护电路可分为过电流保护、过电压保护、欠电压保护、箝位保护、过热保护、自动重启动、软启动、缓启动等多种类型。
（4）其他电路:如锯齿波发生器、偏置电路、光耦合器等。
开关电源就是用通过电路控制开关管进行高速的道通与截止．将直流电转化为高频率的交流电提供给变压器进行变压，从而产生所需要的一组或多组电压。