双管反激辅助电源设计
反激变换器辅助电源的设计
反激变换器辅助电源的设计1.输入电压范围：反激变换器一般能够适应较宽的输入电压范围，因此需要确定工作的输入电压范围。
根据应用需求和输入电源情况选择合适的电压范围。
同时，要考虑输入电压波动对输出电压的影响，选择合适的电压波动容忍度。
2.输出电压和电流：根据应用需求，确定输出电压和电流的额定值。
同时要考虑输出电压和电流的变动范围，以及在变压器和输出电路中所需要的保护电路。
3.变压器设计：反激变换器中的关键部分是变压器，变压器的设计需要根据输入和输出电压进行匹配。
变压器的设计要根据工频、磁通密度和功率因数等考虑。
同时，要合理选择变压器的结构和材料，以确保变压器的安全性和高效性。
4.开关元件选择：反激变换器的开关元件一般为功率MOSFET，选择合适的开关元件需要考虑工作电压和电流、开关速度和损耗等因素。
同时，要考虑开关元件的散热问题，选择合适的散热方式。
5.输出电路设计：反激变换器的输出电路一般包括整流、滤波和稳压等部分。
整流部分需要根据输出电压和电流选择合适的整流电路，滤波部分要根据输出电压的纹波要求选择合适的电容和电感。
稳压部分可以采用反馈控制，通过调整开关元件的工作周期来实现电压稳定。
6.保护电路设计：反激变换器的保护电路一般包括过流保护、过压保护和过温保护等。
过流保护可以通过电流测量和反馈控制来实现，过压保护可以通过电压检测和反馈控制来实现，过温保护可以通过温度传感器和控制电路来实现。
7.稳定性分析：反激变换器的稳定性分析是设计中重要的一环，需要考虑稳定性的条件和评估交流增益。
可以通过利用伯德图、根轨迹和频率响应来进行分析。
在反激变换器设计完成后，需要进行实验验证和性能测试。
通过实验可以验证设计的正确性和可靠性，并对性能进行测试。
测试内容包括输入输出特性测试、效率测试、纹波测试、稳定性测试和保护功能测试等。
综上所述，反激变换器辅助电源的设计是一个较为复杂的工作，需要考虑多个关键因素，并进行合理的选型和设计。
反激变换器辅助电源基本设计关系
I1
=
Po ηDU i
D = Po = Po D ηUi D ηk
次级电流有效值
I2 =
Io 1− D
次级交流电流有效值
(10) （11）
I 2ac =
I
2 2
−
I
2 o
晶体管在截止时承受的电压（式（5））
U DS
= Ui
+ nU o
= Ui
+
n
(1
D − D)n
U
i
= Ui 1− D
（12） （13）
Ii
=
Po ηU i
(7)
当电感电流连续时(图2(a)),晶体管流过电流的峰值
I QP
=
I ip
= Po ηDU i
+ UiT 2L1
D
(8)
次级峰值电流,即二极管峰值电流
I DP
=
I2p
=
Io 1− D
+
U oT 2L2
(1 −
D)
(9)
一般选取脉动分量时脉冲中值的1/5，有效值忽略脉动分量。变压器初级电流的有效值为
U ( BR) DS
≥ (1.2 ~ 1.4) U i max 1 − Dmin
（15）
如果已经选择了晶体管，击穿电压已知，因此在最高输入电压时由式（8）得到最小
占空比必须满足
( ) Dmin
≤ 1−
1.2 ~ 1.4 U i max U ( BR)DS
（16）
如果空载进入断续状态，开关管承受的电压为
次级电流变化量
∆i2
= (i2 max
− i2 min ) =
Uo L2
反激式辅助电源设计原理
（31）
其中初级因ts损失的功率和漏感损失的功率分别为
2 1 Ts Ls I1 p f nU o 1 2 P = I1 p nU o ⋅ = ⋅ 和 Ps = Ls I1 p f 2 2 T 2 U z − nU o ' 1
由式（ 31 ）可见， Ls 越大，损耗越大，则效率越低。如果 Uz 越高， tc 越小，则损耗也越 小。 由式 (27a) （ 27b ）可见，输出功率反比于电感量和开关频率。如果输入或输出电压很低 （例如 5V 以下），要提高输出功率，必须降低开关频率和电感量。但是在生产线上要制造 1µH 以下电感是无法保证较小误差，因为杂散电感和漏感与你需要的电感可以比较。一般在 3µH 以上，因此必须降低开关频率。所以，低电压反激一般功率限制在 50W 以下。 在要求适应输入电压从交流 85V～264V（直流 92V～370V）的反激变换器中，无法决定 额定工作电压。如果初级电感 L1 、输出功率 Po 和工作频率决定之后，由式（ 27a ）可见， U’=UiD=UimaxDmin为常数，如果芯片的最大占空度为Dmax，最低输入电压Uimin时为临界连续， 则有 U ' = U i min Dmax （32） 于是初级与次级匝比为
D1 D2
N1 C1
N2
S L1
图 3 反激变换器的无损缓冲电路
压箝位，或加一个无损缓冲电路（图 3 ），将漏感能量返回电源。 如果采用稳压管箝位，当晶体管关断瞬时，变压器各线圈电势反号，次级二极管导 通，同时漏感能量迫使箝位稳压管（ U z ）导通，漏感上电压为
U s = U z − n(U o + U d 2 )
U i2TD 2η U i2 D 2η Uo = = 2 L1 I o 2 L1 fI o
【CN209930144U】一种双管反激式开关电源【专利】
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)实用新型专利(10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201920675118.2(22)申请日 2019.05.10(73)专利权人 深圳欧陆通电子股份有限公司地址 518000 广东省深圳市宝安区西乡街道固戍二路星辉工业厂区厂房一、二、三（星辉科技园A、B、C栋）(72)发明人 陈章顺 林李炎 郝留全 (74)专利代理机构 深圳市瑞方达知识产权事务所(普通合伙) 44314代理人 林俭良 冯小梅(51)Int.Cl.H02M 3/335(2006.01)(54)实用新型名称一种双管反激式开关电源(57)摘要本实用新型涉及一种双管反激式开关电源，包括：与输入端连接、接收输入端接入的太阳能光伏发电系统产生的光伏电压并对光伏电压进行整流、以输出整流电压的整流电路；与整流电路连接的控制电路；与控制电路和整流电路连接、根据控制电路输出的开关控制信号导通或关断的双管反激开关电路；与双管反激开关电路连接、对整流电压进行转换以产生输出电压的电压转换电路。
通过该双管反激式开关电源，可以满足宽范围输入电压的要求，并能稳定输出，可以保证太阳能光伏并网发电系统在输入范围内稳定地给后级电路和器件供电，保证系统的稳定性和可靠性，且不须时常维护，使用方便。
权利要求书2页 说明书5页 附图1页CN 209930144 U 2020.01.10C N 209930144U权 利 要 求 书1/2页CN 209930144 U1.一种双管反激式开关电源，其特征在于，包括：与输入端连接、接收输入端接入的太阳能光伏发电系统产生的光伏电压并对所述光伏电压进行整流、以输出整流电压的整流电路；与所述整流电路连接的控制电路；与所述控制电路和所述整流电路连接、根据所述控制电路输出的开关控制信号导通或关断的双管反激开关电路；与所述双管反激开关电路连接、对所述整流电压进行转换以产生输出电压的电压转换电路。
反激变换器辅助电源的设计
②GVEO(s)含有一个极点，它会引起相位滞后。因此补偿网络应该一个零点，用来抵消极点对相位滞后的影响。
③为了使补偿后系统的高频增益迅速衰减，要求补偿网络除含有一个零极点外，至少还要含有一个非零极点。
综上分析，补偿网络需包含一个零点，一个零极点和一个非零极点，等效电路如图(9)所示，对应的传递函数为
最小原边匝数：
：最小直流输入电压（V）；
：最大导通时间，（S）；
：磁心磁通密度变化量，单位：高斯，一般取值范围为：1000~2500高斯；
Ae：磁心有效截面积，选用EI33/29/13磁芯，其Ae=118mm2=1.18cm2
副边匝数：
Ns：副边匝数；Np：原边匝数；Dmax：最大占空比；Vd：输出整流二极管压降；
实际过程屮考虑电压留有一定裕量取3脚对开关管漏极电阻12ko副边二极管选取考虑副边电流有效值为2a电流留有一定倍裕量快恢复二极管选用fr307其最大正向流通电流为3a最大反向耐压为700vo输出电容和输出小型lc滤波器的选取根据输出功率和电压纹波耍求一般选取纹波电压为输出电压的1即015v满载时输出电流12a考虑到电容的esr所形成的尖峰电压取较大的输出滤波电容可以减小esr的影响综合考虑选取输出电容为2200uf63v
辅助电源部分
辅助电源设计采用UC3842A芯片，具体设计过程如下。
1、功能指标参数
交流输入电压范围：
电网电压频率：
最大输出功率：
输出电压：
效率：η=85%
开关频率：
2、电路原理图
图1反激变换器电路原理图
3、主电路参数设计
3.1变压器设计
（1）根据AP值选择磁芯
双管反激
1.1课题背景及其意义在科学技术发展的推动下，电源技术也有了明显的进步，随着电力电子技术更多的运用于电源。
电源的性能和节能性也不断提高。
众所周知，电源是任何用电设备的核心部分，提高用电设备的性能对电源的要求也会提高。
电源朝着体积越来越小，成本越来越低，效率日益增高的方向发展。
传统的电源采用的是线性稳压技术，存在大量稳压电源模块，传统线性稳压电源使用可靠性强，输出纹波电压小，稳定性突出。
但是都含有体积很大的工频变压器和滤波器。
为了克服这一问题，开关电源应运而生。
开关电源最先被应用于航天领域。
开关电源是指将一种电源形态转变为另一种电源形态，转变过程中运用自动闭环控制并且设有保护环节，转变开关则使用半导体功率管。
开关电源的组成器件大多工作在高频开关状态，因此，耗能低，可靠性和稳定性高。
开关电源可以适应在110V~220V的电网电压。
目前，作为自动化，机电一体化，电力传动等技术的基础的电力电子技术，发展方向为高频化，硬件结构模块化。
提高开关电源的频率，有利于改善性能，抑制干扰，使电源小型化。
1.2国内外开关电源的研究现状国外首先采用的是晶体管直流变换器，这种方式利用的是磁芯的磁饱和。
这种技术输入电压低，功率频率低。
20世纪中叶，高电压，大电流功率开关管出现，开关电源在制作过程中不在使用工频降压变压器，开始变得高效率，体积小，重量也减小不少。
20世纪70年代，随着高频率，高电流的功率管快恢复的肖特二极管，高频高温电容的产生，开关电源有了进一步发展。
我国开关电源工作起步于20世纪60年代初，起步的初期即以实用性为发展目标，十年间我国开关电源技术有了很大的发展。
七十年代，我国已经可以自主研发不含工频降压变压器的开关电源。
最近的二十年，我国已经制造出输出功率在1000W以下，频率为20kHz左右的开关电源。
目前我国的开关电源与欧美的科技强国仍存在较大差距。
开关电源发展现状中存在的主要问题：（1）开关噪声和干扰严重。
实现高效率和低待机功耗的开关电源设计详解
实现高效率和低待机功耗的开关电源设计详解高效率和低待机功耗是现今开关电源设计的两大难题，由于谐振拓扑或LLC 拓扑能够满足高效率的要求，因而日益流行。
然而在这种拓朴中，前PFC级必须在轻负载期间保持运作，造成谐振回路中存在内循环损耗，待机功耗成为一个头疼问题。
对于没有附加辅助电源的应用，LLC谐振拓扑难以满足2013 ErP等新法规，在0.25W负载下输入功率低于0.5W的要求。
双管反激式拓朴是能够应对效率和待机功耗两大挑战的解决方案，适用于75W~200W范围的电源。
它提供了与LLC谐振解决方案相当的效率，还有大幅改良的待机功率性能。
双管反激式拓朴能够成为颇具吸引力的解决方案，可替代复杂的LLC谐振转换器，用于笔记本电脑适配器、LED-TV电源、LED照明驱动器、一体型电脑电源和大功率充电器应用。
设计开关电源的挑战现代设计开关电源的挑战大致分为五个部分。
低待机功耗高效率高功率密度高可靠性低成本用于75W~200W应用的理想解决方案，现有的单反激式转换器解决方案为目前最普遍的解决方案之一，有低待机功耗、低成本和易于设计等优点而被大量使用，但对于未来更高它不能解决所有设计挑战。
现有的单反激式转换器解决方案面临着很多困难，难以达到》90%的低效率问题、低功率密度、过高的MOSFET漏源电压和缓冲器损耗和发热问题都不利于高可性的要求，而且限制功率范围必须为150W以内。
为了提高效率和功率密度，可零电压切换的LLC转换器解决方案被逐渐使用，但这也不能解决所有设计挑战，例如，无辅助电源便不能满足2013 ErP Lot 6要求（《0.5W@0.25W），还有在设计和生产过程中，对于变压器容差和栅极驱动时限敏感的问题。
双管反激解决方案（75~200W）双管反激解决方案分为三个部分，分别是FAN6920：BCM。
双管反激式开关电源电路原理
双管反激式开关电源电路原理引言：双管反激式开关电源电路是一种常用的电源电路，通过合理设计和控制，能够实现高效率、稳定输出的电源供应。
本文将介绍双管反激式开关电源电路的原理及其工作过程。
一、双管反激式开关电源电路概述双管反激式开关电源电路是一种采用反激式开关电源拓扑结构的电路。
它由输入电源、变压器、开关管、输出滤波电容等组成。
其中，开关管起到开关作用，通过控制开关管的导通和关断，实现能量的转换和稳定的输出。
二、双管反激式开关电源电路原理1. 输入电路：将输入电源接入电路中，一般通过整流电路将交流电转换为直流电。
直流电经过滤波电容后，进入后续的电源电路。
2. 变压器：双管反激式开关电源电路中的变压器是一个重要的元件。
它能够实现电压的变换和隔离，同时也是能量传递的关键部分。
变压器通过磁耦合作用，将输入电压转换为合适的电压供给开关管。
3. 开关管：在双管反激式开关电源电路中，开关管起到开关作用，控制能量的流动。
常用的开关管有MOSFET和IGBT等。
通过控制开关管的导通和关断，可以实现能量的转换和电源输出的稳定。
4. 控制电路：双管反激式开关电源电路中的控制电路起到控制开关管工作状态的作用。
控制电路一般由脉冲宽度调制（PWM）控制器、反馈电路等组成。
PWM控制器用于控制开关管的导通和关断时间，从而控制输出电压和电流的稳定性。
5. 输出滤波电容：为了减小输出电压的纹波和噪声，双管反激式开关电源电路中通常会添加输出滤波电容。
滤波电容能够平滑输出电压，提高电源的稳定性。
三、双管反激式开关电源电路工作过程1. 开关管导通状态：当PWM控制器输出高电平时，开关管导通，输入电源通过变压器传递能量给输出端，同时滤波电容会储存一定电量。
2. 开关管关断状态：当PWM控制器输出低电平时，开关管关断，此时变压器的磁场能量会释放，电流不再流向输出端，滤波电容会释放能量给输出端。
通过不断交替的导通和关断，双管反激式开关电源电路能够实现能量的转换和稳定输出。
高压双管反激变换器的设计
Ｆ Ｎ Ｘｎｇ Ｅ Ｇ － ｉ ｅ
１ 双管反激变换器的工作原理
１１ 功率电路的拓扑结构 ．
传至负载。电路中 Ｖ ， Ｄ 的接法可以把过剩的反 Ｄ ， Ｖ： 激能量反馈回电源 Ｕ 中， 、 同时可以 把场效应管承受的 峰值电压和原边绕组的反激电压都钳制在 Ｕ（ ； 忽略钳 位二极管的正向导通压降） 由于原边和副边的电感 。
量为常数 ， 使原边电流和副边电流按线性规律升高或
图 １ 电路的拓扑结构图
１２ 功率电路的工作原理 ．
如图１ 高频变压器 Ｔ 的原边绕组由２ 所示， ： 个场
效应管Ｖ ， 接向直流电源电压 Ｕ。Ｖ ， 同 Ｔ， Ｖ２ Ｔ ； Ｔ， Ｖ： Ｔ
时开通 ， 同时关断。与单管反激一样 ， 场效应管开通 时， 只把能量储存在磁路中， 断开后， 磁能转化成电能
厂
尸 一Ｎ Ｕ ＜
向 负载传送能量， 这个时间非常短， Ｖ： 然后 Ｔ 也进人
关断状态， 见图３ ｂ 。此时 Ｖ ， ， （） Ｄ ，Ｄ 全部导通，Ｔ、 Ｖ Ｖ， Ｖ： Ｔ 上的压降均为（ ； Ｕ ）Ｕ 为钳位二极管的正 Ｕ ＋ ，。 向导通压降。同理可分析 Ｖ ： Ｔ 先关断的情况。这里
要注意的是 ， 应尽量让两只开关管同时通断， 因为在原 边电流续流时， 由于开关管和钳位二极管存在导通 内 阻， 将产生大量的功率损耗， 时间越长功耗越多， 这将 是十分不利的。
如三相输入３０ ， ８ Ｖｃ经桥式整流后为５０ ， Ａ １ Ｖ，采用单 ｐ 端反激电路， 由于反激电压、 输人电压的变化范围、 输 出轻载状况， 开关管上承受的峰值电压将非常大， 目 而
LED路灯的双管反激解决方案(上)
LED路灯的双管反激解决方案（上）相比传统光源，LED 具有高效率、使用寿命长的特点。
因此成为了降低室内外能源消耗的照明首选。
对于路灯照明而言更是如此。
谐振变换器能够提高电源效率，是最受欢迎的电源供应拓扑之一。
LLC 谐振变换器因提高大功率转换效率和副边整流管的低压应力而引发关注。
然而，复杂的设计和高制作成本使得LLC 谐振变换器难以快速投入市场。
LLC 还面临一个问题，那就是它是大型的环形电流，需要使用零电压开关电源。
LLC 谐振变换器在轻载时会造成相对高功率的损耗。
当MOSFET 的二极管性能不佳时，LLC 谐振变换器会出现很多潜在的故障和问题。
双管反激变换器旨在解决LLC 谐振变换器出现的问题，作为替代方案。
由于在高侧加了一个开关，再利用泄漏电感能量到输入电流，以此提高效率。
无缓冲电路和损耗。
双管反激拓扑适用于120W 的开关电源供应。
下面将呈现设计规格和测试结果的细节。
项目负责人：Won-Seok Kang，自2006 年起就职于美国飞兆半导体公司（Fairchild Semiconductor），现为能量转换部的行业高级应用工程师。
他的研究主要涉及功能电源模块、LED 驱动、谐振和软开关dc/dc 变换器、和电子镇流器，他还拥有电子工程的理工学士和硕士学位。
双开关准谐振反激拓扑双开关准谐振反激拓扑实际上是降低钳位电路的损耗。
此外，FL6300A 的准谐振工作模式降低开关损耗和保证高效率。
图1 是所提出的双开关准谐振反激变换器的简要图解。
FL7930B 是有源功率因数校正（PFC）控制器，FL6300A 是照明用准谐振模式电流模式PWM 控制器。
FAN7382 可对两个高侧和低侧MOSFETs 进行驱动。
新型600V385 欧姆超结、D-PAK 封装的。
210977181_基于级联双管反激拓扑的HVDC供电电路研究
电气传动2023年第53卷第3期ELECTRIC DRIVE 2023Vol.53No.3摘要：高压直流（HVDC ）输电系统常采用高压变换器进行高电位就近控制取电。
然而模块内的高母线电压及其大范围波动对取电电源的高可靠性设计形成挑战。
针对该问题，基于串联双管反激拓扑电路提出了一种高压模块取电系统。
该系统以多输入、单输出形式的直流变压器为变压载体，并利用在同步控制信号下的各级联单元的自均压特征实现了输入各串联电路的动态自均压控制，主动降低了各模块中半导体开关的电压应力；另外，该方法具有漏感能量回馈效率高、开关管最大电压应力钳位到输入电压优点。
最后，借助系统仿真与半实物仿真平台实验验证了所提自供电电路系统的可行性以及理论分析的正确性。
关键词：高位能取电电路；双管反激拓扑；动态均压中图分类号：TM46文献标识码：ADOI ：10.19457/j.1001-2095.dqcd24028Research on a Power Supply Circuit for HVDC Based on Dual -tube Flyback Topology LI Lingxin 1，JIAO Yuping 2，SUN Jiacheng 3，DENG Fujin 4，ZHANG Qi 3，REN Biying 3（1.Xi'an Megmeet Electric Co.，Ltd.，Xi'an 710065，Shaanxi ，China ；2.The 165th Institute of the SixthResearch Institute of China Aerospace Science and Technology Corporation ，Xi'an 710100，Shaanxi ，China ；3.School of Electrical Engineering ，Xi'an University of Technology ，Xi'an 710054，Shaanxi ，China ；4.School of Electrical Engineering ，SoutheastUniversity ，Nanjing 211189，Jiangsu ，China ）Abstract:High voltage converter is often used in high voltage direct current （HVDC ）transmission system to control power supply nearby at high potential.However ，the high bus voltage and its wide range fluctuation in the module pose a challenge to the high reliability design of power supply.To solve this problem ，a high voltage module power supply system was proposed based on the series dual-tube flyback topology.The multi-input and single-output DC transformer was used as the transformer carrier of the ing the self balancing characteristics of all levels of connected units under the synchronous control signal ，the dynamic self balancing control of each series circuit was realized ，and the voltage stress of semiconductor switches in each module was actively reduced.In addition ，this method has the advantages of high leakage inductance energy feedback efficiency and clamping the maximum voltage stress of the switch to the input voltage.Finally ，with the help of system simulation and hardware in the loop simulation platform ，the feasibility of the proposed self powered circuit system and the correctness of theoretical analysis were verified.Key words:high voltage power supply circuit ；dual-tube flyback topology ；active voltage balance基金项目：陕西省自然科学基金（2020JM-449）作者简介：李灵鑫（1979—），男，硕士，工程师，Email ：**********************通讯作者：孙家程（1998—），男，在读硕士，Email ：*****************基于级联双管反激拓扑的HVDC 供电电路研究李灵鑫1，焦玉屏2，孙家程3，邓富金4，张琦3，任碧莹3（1.西安麦格米特电气有限公司，陕西西安710065；2.中国航天科技集团公司第六研究院165所，陕西西安710100；3.西安理工大学电气工程学院，陕西西安710054；4.东南大学电气工程学院，江苏南京211189）模块化多电平变换器及其它级联型的半桥/全桥变换器系统已被广泛用于高压直流（high voltage direct current ，HVDC ）输电系统中[1-2]。
反激开关电源设计解析
论值的1.5~3倍。 • 0.98 PF值
相关知识
关于功率因数
• 大部分用电设备中，其工作电压直接取自交流电网。所以电网中会 有许多家用电器、工业电子设备等等非线性负载，这些用电器在使用 过程中会使电网产生谐波电压和电流。没有采取功率因数校正技术的 AC-DC整流电路，输入电流波形呈尖脉冲状。交流网侧功率因数只 有0.5~0.7，电流的总谐波畸变〔THD〕很大，可超过100%。采用功 率因数校正技术，功率因数值为0.999时，THD约为3%。为了防止电 网的谐波污染，或限制电子设备向电网发射谐波电流，国际上已经制 定了许多电磁兼容标准，有IEEE519、IEC1000-3-2等。
Rn是热敏电阻在Tn常温下的标称阻值； 2为经验值，在实际应用中， 管的取值范围是理论值的1.
采样反馈
所选整流桥的功率损耗计算
5kV
Ⅱ
开关电源的拓扑结构分类
所选整流桥的正向管压降PWM 控制IC
隔离器件
这里T1和Tn指的是K度即开尔文温Байду номын сангаас，K度=273.
实际的滤波器无法达到理想滤波器那样陡峭的阻抗曲线，通常可将截止频率设定在50KHz左右。
星用基于UC1845多路输出双管反激开关电源设计
星用基于UC1845多路输出双管反激开关电源设计作者：刘鑫王卫国刘克承张乾来源：《现代电子技术》2014年第02期摘要：为了解决航天器DC/DC变换器高压输入多路输出时，开关管电压应力以及多路输出稳定度问题，设计了一种基于UC1845的多路输出双管反激开关电源。
主电路采用双管反激式变换器，使主开关管上的电压应力仅为输入电压Vin，满足航天器高可靠性的应用需求；同时电路采用磁隔离反馈稳压控制，通过一个反馈控制量实现多路输出，输出端配合应用低压差三端稳压器，各路输出负载稳定度优于±1%。
控制电路采用电流型控制器UC1845，其具有电压调整率高、负载调整率高和瞬态响应快等优点。
实验结果表明，该电源安全可靠、稳定性好、纹波小、效率高，达到了设计要求。
关键字：开关电源；双管反激； UC1845；多路输出中图分类号： TN964⁃34 文献标识码： A 文章编号： 1004⁃373X（2014）02⁃0159⁃040 引言随着器件、工艺水平的飞速发展，开关型功率变换器已发展成高效、轻型的直流电源，空间飞行器（星、箭、船等）DC/DC变换器（又称二次电源）也采用该项技术。
主要原因是卫星电子设备对电源的效率、重量、体积和可靠性的要求越来越高，而传统的线性电源方案几乎无法满足飞行器系统的需要。
在各种类型的DC/DC变换器中，PWM型DC/DC变换器因结构种类多，技术领先，便于实现，已经得到广泛应用[1]。
在航天应用领域开关电源的多种拓扑中，可用于100 V高压母线输入多路输出的开关电源，大多数采用的是两级式变换器，如Buck+推挽两级式变换器，先通过Buck电路将母线电压降压，这样母线电压要经过二次调整，使电压调整率降低；再从器件数量上来说，两级拓扑，功率开关管至少需要3个，电源体积大且功率密度低，从整体分析不是很理想；而对于可以承受高压输入的双管正激开关电源来说，电路结构相对简单，但其不适合用于多路输出的场合，输出交叉调整率较低，稳定度差；适合用于中小功率多路输出DC⁃DC变换器的电路拓扑还有是单管反激电路，其电路结构简单，成本低，但在高输入电压场合中单管反激电路主开关管的电压应力非常高，选用200 V耐压的MOSFET管根本无法满足Ⅰ级降额的要求，如果选用更高耐压的MOSFET管，由于其导通电阻更高，势必影响电源的转换效率，同时还可能带来真空环境下的低气压放电问题。
一种高压输入的双管反激式开关电源[实用新型专利]
![一种高压输入的双管反激式开关电源[实用新型专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/7057dac13169a4517723a3f6.png)
专利名称：一种高压输入的双管反激式开关电源
专利类型：实用新型专利
发明人：付靖,苏潮,黄关烧,陈铭,薛小波,黎裕文,周立专,孙文艺
申请号：CN201420177133.1
申请日：20140411
公开号：CN203840205U
公开日：
20140917
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型公开了一种高压输入的双管反激式开关电源，包括：一MOS管驱动电路，用于接收外部控制器输出的PWM信号并驱动双MOS管反激式主拓扑电路中的MOS管导通与关断；一双MOS管反激式主拓扑电路，其直接从功率单元直流母线上取电，并受MOS管驱动电路控制其双MOS 管的导通与关断以实施变压器充电与反激式放电；一接触器电源供电电路，为双MOS管反激式主拓扑电路反激式放电的第一负载；一24V电源供电电路，为双MOS管反激式主拓扑电路反激式放电的第二负载。
本实用新型采用双管反激式开关电源方案，直接从功率单元直流母线上取电，转换为控制系统所需多种电压等级，无需外部隔离变压器，可实现高压直接输入，输入电压范围宽的效果，同时又解决了成本高、体积大、维护性差的问题。
申请人：广东明阳龙源电力电子有限公司
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正激、反激、双管反激、推挽开关电路小结
正激、反激、双管反激、推挽开关电路⼩结开关电源电路学习⼩结1.正激（Forward）电路正激电路的原理图如图1所⽰：图1、单管正激电路1.1电路原理图说明单管正极电路由输⼊Uin、滤波电容C1、C2、C3，变压器Trans、开关管VT1、⼆极管VD1、电感L1组成。
其中变压器中的N1、N2、N3三个线圈是绕在同⼀个铁芯上的，N1、N2的绕线⽅向⼀致，N3的绕线⽅向与前两者相反。
1.2电路⼯作原理说明开关管VT1以⼀定的频率通断，从⽽实现电压输出。
当VT1吸合时，输⼊电压Uin被加在变压器线圈N1的两边，同时通过变压器的传输作⽤，变压器线圈N2两边产⽣上正下负的电压，VD1正向导通。
Uin的能量通过变压器Tran传输到负载。
由于N3的绕线⽅向与N1的相反，VT1导通时，N3的电压极性为上负下正。
当VT1关断时，N1中的电流突然变为0，但铁芯中的磁场不可能突变，N1产⽣反电动势，⽅向上负下正；N3则产⽣上正下负的反向电动势，多出的能量将被回馈到Uin。
通过上述内容可以看到W3的作⽤，就是为了能使磁场连续⽽留出的电流通路，采⽤这种接线⽅式后，VT1断开器件，磁场的磁能被转换为电能送回电源。
如果没有N3，那么VT1关断瞬间要事磁场保持连续，唯有两个电流通路：⼀是击穿开关；⼆是N2电流倒流使⼆极管反向击穿。
击穿开关或⼆极管，都需要很⾼电压，使击穿后电流以较⾼的变化率下降到零；⽽很⾼的电流变化率（磁通变化率）⾃然会产⽣很⾼的感⽣电动势来形成击穿电压。
由此可见，如果没有N3，则电感反向时的磁能将⽆法回收到电源；并且还会击穿开关和⼆极管。
1.3⼩结1)正激电路使⽤变压器作为通道进⾏能量传输；2)正激电路中，开关管导通时，能量传输到变压器副边，同时存储在电感中；开关管关断时，将由副边回路中的电感续流带载；3)正激电路的副边向负载提供功率输出，并且输出电压的幅度基本是稳定的。
正激输出电压的瞬态特性相对较好；4)为了吸收线圈在开关管关断时时的反电动势，需要在变压器中增加⼀个反电动势吸收绕组，因此正激电路的变压器要⽐反激电路的体积⼤；5)由于正激电路控制开关的占空⽐都取0.5左右，⽽反激电路的占空⽐都较⼩，所以正激电路的反激电动势更⾼。
一种双管反激级联式高位取能电源设计
一种双管反激级联式高位取能电源设计
朱一昕;刘淳铭;孙庆祝;许德智
【期刊名称】《电力电子技术》
【年(卷),期】2024(58)2
【摘要】在柔性直流输电系统中,高位取能电源为模块化多电平换流器(MMC)的子模块控制电路供电。
随着直流输电系统电压的提升,子模块直流侧的电压也随之升高。
为使高位取能电源适应更高更宽范围的输入电压,设计了一种基于双管反激的级联式拓扑。
首先,介绍双管反激电路的工作原理、电流控制模式及工作模态;其次,基于变压器初级电流中位值,重新推导变压器AP值公式,与传统AP值方法进行比较;然后,基于南澳柔性直流输电换流阀的相关参数,对电源主电路进行设计。
最后,搭建了一台输入电压为350~4 000 V,输出为一路400 V、两路15 V的电源样机,通过实验结果验证了设计的有效性和分析的正确性。
【总页数】5页(P14-18)
【作者】朱一昕;刘淳铭;孙庆祝;许德智
【作者单位】江南大学
【正文语种】中文
【中图分类】TN86
【相关文献】
1.一种基于双端反激原理的高位取能电源设计
2.一种宽范围双管反激DC/DC辅助电源设计
3.宽输入多输出双管反激式辅助电源研究
4.一种宽输入双管反激式开关电源的设计
5.双管反激式拓扑应对未来开关电源设计挑战
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第32卷 第3期 2018年5月湖 南 工 业 大 学 学 报Journal of Hunan University of TechnologyV ol.32 No.3 May 2018doi:10.3969/j.issn.1673-9833.2018.03.0012收稿日期：2017-06-23基金项目：国家自然科学基金资助项目（51607064），湖南省自然科学基金资助项目（2016JJ5038），湖南省教育厅优秀 青年基金资助项目（17B072）作者简介：彭 洵（1993-），男，湖北武汉人，湖南工业大学硕士生，主要研究方向电力电子及电力传动， E-mail ：pengxun92@通信作者：廖无限（1969-），男，湖南攸县人，湖南工业大学工程师，硕士生导师，主要从事电力电子的教学与研究， E-mail ：380079548@双管反激辅助电源设计彭 洵，廖无限，谌 军，徐丽虹（湖南工业大学 电气与信息工程学院，湖南 株洲 412007）摘 要：针对三相交流输入的电动汽车充电机、变频器、光伏逆变器等变换器辅助电源的问题，设计了一种基于双管反激结构的辅助电源，采用UC2844A 电流型PWM 控制芯片，实现了四路电压的隔离输出，5伏输出时通过LDO 芯片进一步稳压。
测试结果表明：该辅助电源可以输出80 W 额定设计功率，效率高达84%，且纹波小；在100~800 V 宽范围电压的直流输入下，能实现四路电压的稳定输出。
可见，该电源是一种结构可靠、成本较低、应用广泛的高性能辅助电源。
关键词：UC2844A ；开关电源；双管反激；脉冲宽度调制中图分类号：TM919；TN86 文献标志码：A 文章编号：1673-9833(2018)03-0065-06Design of Dual Switch Flyback Auxiliary Power SupplyPENG Xun ，LIAO Wuxian ，CHEN Jun ，XU Lihong（College of Electrical and Information Engineering ，Hunan University of Technology ，Zhuzhou Hunan 412007，China ）Abstract ：In view of the flaws of the auxiliary power supply of the battery charger, frequency converter,and photovoltaic inverter of three-phase AC input electric vehicles, an auxiliary power supply based on dual switch flyback has thus been designed, which utilizes UC2844A current type PWM control chips to realize the isolated output of the four circuit voltages, further stabilizing the 5 volt output by LDO chips. The test results show that the auxiliary power supply can output 80 W rated design power with small ripple waves, with its ef ficiency up to 84%. A stable output of four circuit voltages can be realized via the DC input of 100~800 V wide range of voltage. It is a reliable, low-cost, and widely used high-performance auxiliary power supply.Keywords ：UC2844A ；switching power supply ；dual switch flyback ；pulse width modulation (PWM)0 引言虽然辅助电源的功率一般较小，并且在系统中只是起辅助供电作用，但是辅助电源的可靠性会影响电动机整机的性能。
因此，设计一种可靠性较高、通用性较强、成本较低的辅助电源是近年来电源研究的热点方向之一。
已有的辅助电源主要包括线性稳压式电源、电容降压式电源、自激式开关电源和单端反激式开关电源4种。
1）线性稳压式电源。
该电源可以先通过工频变压器实现降压和隔离，然后通过整流、滤波、线性稳66湖 南 工 业 大 学 学 报2018年压器稳压，最终得到稳定的直流电。
该方案输出的电压稳定、纹波系数较小、噪声较低，但是存在体积笨重、效率很低、功率受限等缺点。
2）电容降压式电源。
该电源适用于交流输入场合，它首先利用串联电容实现降压，然后通过整流、滤波、稳压得到稳定的直流电。
该电源的电路结构较为简单、成本较低，通常被应用在交流输入、小功率、电压要求不高的场合。
3）自激式开关电源。
自激式开关电源的工作原理，是功率开关管和变压器辅助绕组组成了正反馈回路，从而使电路产生振荡，实现能量间的变换。
同时，利用反馈信号使输出电压稳定[1]。
自激式开关电源电路的元件较少、结构较为简单、成本较低，但是存在纹波电流较大、功率较大时稳定性较差等缺点，所以该类电源通常被用于60 W以下且对电压要求不高的场合。
4）单端反激式开关电源。
单端反激式开关电源不仅结构较为简单，而且工作稳定、成本较低，因而在低于150 W功率的场合中应用十分广泛。
但是该电源有一较大缺点，即当开关管关闭的时候功率管需要承受很高的电压应力，包括直流母线电压、变压器副变反射电压、原边漏感电压等，因此，在输入电压较高时，单端反激式开关电源对功率管的耐压要求很高[2]。
针对以上各辅助供电电源存在的不足，本文设计了一种双管反激辅助电源，并且制作了样机验证了设计的有效性。
样机测试结果表明，相比传统的单端反激式辅助电源，所设计的电源能够有效地嵌位漏感尖峰电压，实现宽范围的电压输入，同时提升了电源效率和可靠性。
1 双管反激辅助电源的工作原理双管反激辅助电源同单端反激式开关电源一样，工作在电流连续导通模式（continuous conduction mode，CCM）的情况下。
因电流连续导通模式的传递函数右边平面存在零点，该模式对系统的稳定性有较大影响，所以实际应用中多采用电流断续模式(即非连续导通模式discontinuous conduction mode，DCM) [3]。
双管反激开关电源的拓扑结构如图1所示，其中Q1、Q2为主开关管，D1、D2为原边续流二极管，D3为副边整流二极管，L1为漏感，L P为原边电感，V dc 为电源输入电压，V out为电源输出电压，L P为励磁电感，N P为变压器原边匝数，N S为副边匝数，C1为电源出滤波电容。
当开关管Q1、Q2同时导通时，二极管D1、D2、D3截止，变压器的初级绕组承受电压V dc，电流以斜率d I1/d t=V dc/(L P+L1)线性上升到最大值I P，变压器完成储能过程。
当Q1和Q2同时关断时，变压器的初、次级电压均反向，此时D1、D2、D3均导通。
由于D3导通，原边绕组存储的能量向负载转移，D1将L P上端电位嵌位到V dc的负端，D2将L1下端电位嵌位到电源的正端。
此时，励磁电感L P两端的电压等于次级折射电压V r，即有V r =(N P /N S)·(V out+V D3) [4]。
又因为输入电压等于励磁电感电压加漏感电压，所以有漏感电压V1=V dc-V r。
图2所示是双管反激辅助电源的开关管关断时的等效电路图。
图2所示等效电路中，将副边电路等效到原边，这有利于分析能量的流动。
存储在励磁电感中的能量通过D3直接供给负载，漏感存储的能量1/（2L1I12）通过二极管D1、D2流回电源，该过程所消耗的时间等于漏感复位的时间。
为了确保电路工作在DCM模图1 双管反激辅助电源的拓扑结构Fig. 1 Topology structure of dual switch flybackauxiliary power supply图2 双管反激辅助电源开关管关断时的等效电路Fig. 2 Equivalent circuit of dual switch flyback auxiliarypower supply with switches off67彭 洵，等 双管反激辅助电源设计第3期式，且使能量最大化流向负载，需要缩短漏感复位时间，可以通过减小漏感和N P /N S 变比来实现。
已有研究结果表明，N P /N S 越小，V r 越小，V 1越大，漏感复位时间越短。
通常将N P /N S 取值设为0.7V i /V o [5]，其中V i 、V o 分别为电源输入、输出电压。
2 双管反激辅助电源的电路设计2.1 功率电路本研究设计的双管反激辅助电源的功率电路如图3所示。
其中，DCbus 为直流输入母线，输入电压范围为100~800 V ；C 6、C 12为串联的支撑电容。
开关管Q 1、Q 2分别接在变压器原边和DCbus 之间，且同时开关，其中R 2、R 3、R 5、R 6分别为Q 1、Q 2的开通和关断电阻，C 2、C 11为开关管的缓冲电容。
D 1、D 2在开关管关断时起嵌位电压和提供漏感电流续流的作用。
T 1为高频变压器，起隔离和传输能量的作用，Q 1、Q 2同时开通时1、2绕组储能，Q 1、Q 2关断时1、2绕组释放能量到副变绕组，D 3~D 6导通时为负载提供通路，R 1、C 1、D 3组成RCD （residual current device ）吸收回路，以减小整流二极管的尖峰电压。
由于电源输出的两路5 V 电压是给DSP 和运放芯片供电，因此其电压精度要求较高，本设计采用加入一级线性稳压来提高其稳定性和减小纹波[6]。
绕组4、5的电压通过D 7整流、C 21、C 22滤波后给控制芯片的VCC 供电。
图3 双管反激辅助电源的功率电路图Fig. 3 Power circuit of dual switch flyback auxiliary power supply2.2 控制电路由UC2844A 组成的控制电路如图4所示。
主要包括UC2844A 控制芯片、电阻电容构成的启动电路、脉冲变压器构成的驱动电路、PC123光耦和TL431构成的电压反馈电路以及由电阻采样构成的电流反馈电路。