超详细的反激式开关电源电路图讲解
反激式开关电源设计详解
反激式开关电源设计详解一、工作原理1.开关管控制:反激式开关电源中,开关管起到了关键的作用。
当输入电压施加在开关管上时,开关管处于导通状态,此时电流流经变压器和输出电路,能量存储在变压器核心中。
当输入电压施加在开关管上时,开关管处于截止状态,此时能量释放,通过一对二极管和电容器形成输出脉冲电流。
2.变压器作用:反激式开关电源中的变压器主要用于将输入电压转换为所需的输出电压。
在导通状态下,输入电压施加在变压器的一侧,能量存储在变压器的磁场中。
在截止状态下,变压器的磁场崩溃,能量释放到输出电路中。
3.输出电路过滤:输出电流通过一对二极管和电容器形成脉冲电流。
为了使输出电流更加稳定,需要通过电容器对输出电流进行滤波,降低脉冲幅度,使输出电压更加平稳。
二、基本结构1.输入滤波电路:由于输入电源通常含有较多的噪声和干扰,为了保障开关电源的正常工作,需要在输入端添加一个滤波电路,通过滤波电容和电感将输入电压的尖峰和噪声滤除。
2.开关控制电路:开关控制电路用于对开关管进行控制,使其在合适的时机打开和关闭。
常见的控制方式有定时控制和反馈控制两种。
3.开关管:开关管在反激式开关电源中起到了关键的作用。
常见的开关管有MOS管、IGBT管等,其特性包括导通损耗、截止损耗和开关速度等。
4.变压器:变压器用于将输入电压变换为所需的输出电压。
同时,变压器还能起到隔离输入电源和输出负载的作用,保护负载。
5.输出整流滤波电路:输出整流滤波电路用于对输出电流进行整流和滤波,使输出电压更加稳定。
三、常见设计方法1.脉冲宽度调制(PWM)控制:PWM是一种常用的反激式开关电源控制方法,通过控制开关管的导通时间来调节输出电压和电流。
PWM控制能够实现较高的效率和较低的输出波纹,但需要一定的控制电路。
2.变压器匹配设计:在设计反激式开关电源时,需要合理选择变压器的匝数比,以实现所需的输入输出电压转换。
同时,还需要考虑变压器的大小和功耗。
反激式开关电源工作原理及波形分析
反激式开关电源工作原理及波形分析
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反激式开关电源工作时可以简化为下图所示电路:
Mos管控制原边(左侧)电流的通断。
Mos管导通时:
电感充电(实则为建立磁通),副边二极管截止,无电流。
Mos管断开时:
由于电流不同突变(实际上是磁通不能突变),于是在副边形成感应电流,二极管导通。
原边反射电压:
副边有电流流通时,会在原边感应出一个电压(下+上-),叠加在输入电压上。
原边的尖峰电压:
由于漏电感的存在,该部分的磁通没有通过磁芯耦合到副边,因此mos管断开时,会产生很大的电压来维持电流,从而达到维持磁通的目的。
振荡波形:
Mos管关断时尾部有振荡,是由于开关电流工作在断续模式时,能量释放完全后,原边、副边无电流。
此时原边的电路可以等效为电源+电感+电容(Mos 管输入电容),发生谐振。
实测波形如下:
(黄色为mos驱动,绿色为mos管的VDS,粉色是原边线圈的电流)。
反激式开关电源工作原理及波形分析
反激式开关电源工作时可以简化为下图所示电路:
Mos管控制原边(左侧)电流的通断。
Mos管导通时:
电感充电(实则为建立磁通),副边二极管截止,无电流。
Mos管断开时:
由于电流不同突变(实际上是磁通不能突变),于是在副边形成感应电流,二极管导通。
原边反射电压:
副边有电流流通时,会在原边感应出一个电压(下+上-),叠加在输入电压上。
原边的尖峰电压:
由于漏电感的存在,该部分的磁通没有通过磁芯耦合到副边,因此mos管断开时,会产生很大的电压来维持电流,从而达到维持磁通的目的。
振荡波形:
Mos管关断时尾部有振荡,是由于开关电流工作在断续模式时,能量释放完全后,原边、副边无电流。
此时原边的电路可以等效为电源+电感+电容(Mos管输入电容),发生谐振。
实测波形如下:
(黄色为mos驱动,绿色为mos管的VDS,粉色是原边线圈的电流)。
超详细的反激式开关电源电路图讲解
反激式开关电源电路图讲解一,先分类开关电源的拓扑结构按照功率大小的分类如下:10W以内常用RCC(自激振荡)拓扑方式10W-100W以内常用反激式拓扑(75W以上电源有PF值要求)100W-300W 正激、双管反激、准谐振300W-500W 准谐振、双管正激、半桥等500W-2000W 双管正激、半桥、全桥2000W以上全桥二,重点在开关电源市场中,400W以下的电源大约占了市场的70-80%,而其中反激式电源又占大部分,几乎常见的消费类产品全是反激式电源。
优点:成本低,外围元件少,低耗能,适用于宽电压范围输入,可多组输出.缺点:输出纹波比较大。
(输出加低内阻滤波电容或加LC噪声滤波器可以改善)今天以最常用的反激开关电源的设计流程及元器件的选择方法为例。
给大家讲解如何读懂反激开关电源电路图!三,画框图一般来说,总的来分按变压器初测部分和次侧部分来说明。
开关电源的电路包括以下几个主要组成部分,如图1图1,反激开关电源框图四,原理图图2是反激式开关电源的原理图,就是在图1框图的基础上,对各个部分进行详细的设计,当然,这些设计都是按照一定步骤进行的。
下面会根据这个原理图进行各个部分的设计说明。
图2 典型反激开关电源原理图五,保险管图3 保险管先认识一下电源的安规元件—保险管如图3。
作用:安全防护。
在电源出现异常时,为了保护核心器件不受到损坏。
技术参数:额定电压 ,额定电流 ,熔断时间。
分类:快断、慢断、常规计算公式:其中:Po:输出功率η效率:(设计的评估值)Vinmin :最小的输入电压2:为经验值,在实际应用中,保险管的取值范围是理论值的1.5~3倍。
0.98: PF值六,NTC和MOVNTC 热敏电阻的位置如图4。
图4 NTC热敏电阻图4中的RT为NTC,电阻值随温度升高而降低,抑制开机时产生的浪涌电压形成的浪涌电流。
图4中RV为MOV压敏电阻,压敏电阻是一种限压型保护器件,过电压保护、防雷、抑制浪涌电流、吸收尖峰脉冲、限幅、高压灭弧、消噪、保护半导体元器件等七,XY电容图5 X和Y电容如图X电容,Y电容。
反激式开关电源电路分析
1、保险丝(FS1):电流过大直接断开。
2、热敏电阻(RT1):温度越高电阻越小。
为了防止上电瞬间电容充电插头处冒火花:由于初次上电温度低电阻大,实现了对开机浪涌电流的抑制。
3、安规电容(CX1):(1)滤波作用;(2)当电容被击穿则电容内部断开,而一般电容则是短路。
4、扼流圈(TF1):抑制高频干扰5、安全电阻(ZNR1):防雷电作用;当输入很高电压时电阻变小,相当于在此处短路,从而保护了后面电路。
6、整流器:进行全波整流,输出220*1.4=308V约300V。
KBP206是600V/2A的整流桥,其内部包含四只二极管,中间两只引脚为交流输入,两边的引脚较长一些的为直流输出的正极,另一个为直流的负极。
注意观察桥堆引脚旁边应该印有符号。
7、EC1电容:滤波使电压输出稳定8、R1与R2:启动电阻;首次上电的时候给SD4870提供微弱电流进行启动。
当芯片首次启动后R1,R2可以不需要,直接用变压器的1,2提供。
9、快速恢复二极管(D5):反向耐压1000V,由于变压器3点信号幅度是整流后电压的2倍多一点,因此D5用于漏感的释放。
10、R3与C5:吸收漏感11、D6:变压器1-2提供正向电压给芯片工作 12、变压器:电源输入端为初级,其他均为次级。
13、肖特基二极管(DD1):具有反向恢复时间极短(可以小到几纳秒);即二极管的导通与断开时间很快。
14、R15与C8:吸收电路辐射15、R9:假负载,可以不要。
16、EC4、L1、EC5:组成π型滤波,使输出纹波减小17、EC3:储能滤波 18、TL431:主要用于做基准源,反馈电压的设定:(R13/(R14+VR1)+1)*2.5=Vo当R13=7.5K的时候,输出最大值(7.5/1.5+1)*2.5=15V输出最小值(7.5/(1.5+1)+1)*2.5=10V19、C6与R12:电路补偿,防止电压立即改变。
如:当电压为12.5V 时不是让光耦立即输出进入7脚反馈,通过补偿电路使得有个缓冲过程。
反激式开关电源的设计思路(附带设计图)
反激式开关电源的设计思路开关电源的思路:要实现输出的稳定的电压,先获取输出端的电压,然后反馈给输出端调控输出功率(电压低则增大输出功率,反之则减小),终达到一个动态平衡,稳定电压是一个不断反馈的结果。
一、整体概括
下图是一个反激式开关电源的原理图。
输入电压范围在AC100V~144V,输出DC12V的电压。
二、瞬变滤波电路解析
市电接入开关电源之后,首先进入瞬变滤波电路(Transient Filtering),也就是我们常说的EMI电路。
下图描述的是本次举例说明的瞬变滤波电路的电路图。
各个器件说明:
F1-->保险管:当电流过大时,断开保险管,保护电路。
CNR1-->压敏电阻:抑制市电瞬变中的尖峰。
R31、R32-->普通贴片电阻:给这部分滤波放电,使用多个电阻的原因是分散各个电阻承受的功率。
C1-->X电容:对差模干扰起滤波作用。
T2-->共模电感:衰减共模电流。
R2-->热敏电阻:在电路的输入端串联一个负温度系数热敏电阻增加线路的阻抗,这样就可以有效的抑制开机时产生的浪涌电压形成的
浪涌电流。
当电路进入稳态工作时,由于线路中持续工作电流引起的NTC发热,使得电阻器的电阻值变得很小,对线路造成的影响可以完全忽略。
三、整流部分
各个器件说明:
BD1->整流桥
L1、EC1、EC2->π型LC滤波电路,主要起的就是滤波,使输出的电流更平滑。
四、开关电源主体部分
开关电源的主题部分如下图:五、输出端滤波电路
下图是输出端滤波电路:。
超详细的反激式开关电源电路图讲解
反激式开关电源电路图讲解一,先分类开关电源的拓扑结构按照功率大小的分类如下:10W以内常用RCC(自激振荡)拓扑方式10W-100W以内常用反激式拓扑(75W以上电源有PF值要求)100W-300W 正激、双管反激、准谐振300W-500W 准谐振、双管正激、半桥等500W-2000W 双管正激、半桥、全桥2000W以上全桥二,重点在开关电源市场中,400W以下的电源大约占了市场的70-80%,而其中反激式电源又占大部分,几乎常见的消费类产品全是反激式电源。
优点:成本低,外围元件少,低耗能,适用于宽电压范围输入,可多组输出.缺点:输出纹波比较大。
(输出加低内阻滤波电容或加LC噪声滤波器可以改善)今天以最常用的反激开关电源的设计流程及元器件的选择方法为例。
给大家讲解如何读懂反激开关电源电路图!三,画框图一般来说,总的来分按变压器初测部分和次侧部分来说明。
开关电源的电路包括以下几个主要组成部分,如图1图1,反激开关电源框图四,原理图图2是反激式开关电源的原理图,就是在图1框图的基础上,对各个部分进行详细的设计,当然,这些设计都是按照一定步骤进行的。
下面会根据这个原理图进行各个部分的设计说明。
图2 典型反激开关电源原理图五,保险管图3 保险管先认识一下电源的安规元件—保险管如图3。
作用:安全防护。
在电源出现异常时,为了保护核心器件不受到损坏。
技术参数:额定电压 ,额定电流 ,熔断时间。
分类:快断、慢断、常规计算公式:其中:Po:输出功率η效率:(设计的评估值)Vinmin :最小的输入电压2:为经验值,在实际应用中,保险管的取值范围是理论值的1.5~3倍。
0.98: PF值六,NTC和MOVNTC 热敏电阻的位置如图4。
图4 NTC热敏电阻图4中的RT为NTC,电阻值随温度升高而降低,抑制开机时产生的浪涌电压形成的浪涌电流。
图4中RV为MOV压敏电阻,压敏电阻是一种限压型保护器件,过电压保护、防雷、抑制浪涌电流、吸收尖峰脉冲、限幅、高压灭弧、消噪、保护半导体元器件等七,XY电容??????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 图5 X和Y电容?????? 如图X电容,Y电容。
反激式开关电源设计详解
反激式开关电源设计详解
一、反激式开关电源的结构与工作原理
反激式开关电源(也称为反激变换器)是一种半桥变换器,它由开关
电源的基本组成部件组成,其中包括变压器、控制器IC、开关电源模块、电容器等部件。
反激式开关电源的工作原理是利用反馈信号(也称为反激
信号)来实现开关控制,它可以检测输出电压(也称为反馈电压),并将
其与预设的电压比较,然后根据比较结果改变开合时间,使输出电压保持
稳定,这就是其原理。
另外,反激式开关电源还具有以下特点:
(1)反激式开关电源的效率比直流-直流变换器的效率要高得多,可
以达到90%以上。
(2)反激式开关电源的输入电压范围宽,适用于家用电器的输入,
其输入电压范围可以达到85V~265V,可以兼容不同的地区的电压范围。
(3)反激式开关电源的输出电流调节范围较宽,可以调节电流的幅
度达到一定范围内,以满足家用电器对电流稳定性的要求。
反激式开关电源设计详解(上)教材
NTC的选择依据
Rt Rne
1 1 [ B ( )] T1 Tn
公式中: 1. Rt 是热敏电阻在T1温度下的阻值; 2. Rn是热敏电阻在常温Tn下的标称阻值; 3. B是材质参数(常用范围2000K~6000K); 4. exp是以自然数 e 为底的指数( e =2.71828 ); 5. T1和Tn为绝对温度K(即开尔文温度),K度 =273.15(绝对温度)+摄氏度;
安规电容之--X电容
• X电容多选用耐纹波电流比较大的聚脂薄膜类电容。这种 类型的电容,体积较大,但其允许瞬间充放电的电流也很大, 而其内阻相应较小。 • X电容容值选取是μF级,此时必须在X电容的两端并联一 个安全电阻,用于防止电源线拔掉时,由于该电容被充电荷 没泄放而致电源线插头长时间带电。 安全标准规定,当正 在工作之中的机器电源线被拔掉时,在两秒钟内,电源线插 头两端带电的电压(或对地电位)必须小于原来额定工作电 压的30%。 • 作为安全电容之一的X电容,也要求必须取得安全检测机构 的认证。X电容一般都标有安全认证标志和耐压AC250V 或AC275V字样,但其真正的直流耐压高达2000V以上,使用 的时候不要随意使用标称耐压AC250V或者DC400V之类 的普通电容来代用。
aVrms bc
2,V1mA 488.042 V
a 为电路电压波动系数,一般取值1.2; Vrms 为交流输入电压有效值; b 为压敏电阻误差,一般取值0.85; C 为元件的老化系数,一般取值0.9; √2 为交流状态下要考虑峰峰值; V1mA 为压敏电阻电压实际取值近似值; 通流容量,即最大脉冲电流的峰值是环境温度为25℃情况下,对于规 定的冲击电流波形和规定的冲击电流次数而言,压敏电压的变化不超 过± 10%时的最大脉冲电流值。
反激式开关电源设计详解(下)
电子科技大学杨忠孝(下)反激开关电源特点优点成本低,外围元件少,低耗能,可设置多组输出。
缺点输出纹波比较大。
弥补缺陷的方法输出加低内阻滤波电容或加LC噪声滤波器可以改善电动自行车电源电路原理图次级侧电路原理图次级整流二极管的选型•为了降低输出整流损耗,次级整流二极管一般选用肖特基二极管,肖特基二极管有较低的正向导通压降Vf,能通过较大的电流。
输出整流二极管的耐压值二极管的平均电流值二极管的峰值电流值次级整流管的热设计•二极管的热损耗包括正向导通损耗、反向漏电流损耗及恢复损耗。
因为选用的是肖特基二极管,反向恢复时间短和漏电流比较小,可忽略不记。
•二极管的PN结对环境的热阻可以通过DATASHEET查得Rthjc=1.2°C/W•Tj=Rthjc*Vf*Id_rms+TaTa为工作的环境温度Tj为二极管工作温度理论值Vf表示二极管的正向导通压降Id_rms表示通过二极管的平均电流•吸收的本质,什么是吸收?•在拓扑电路的原型上是没有吸收回路的,实际电路中都有吸收,由此可以看出吸收是工程上的需要,不是拓扑需要。
•吸收一般都是和电感有关,这个电感不是指拓扑中的感性元件,而是指诸如变压器漏感、布线杂散电感。
•吸收是针对电压尖峰而言,电压尖峰从何而来?电压尖峰的本质是什么?•电压尖峰的本质是一个对结电容的dv/dt充放电过程,而dv/dt是由电感电流的瞬变(di/dt)引起的,所以,降低di/dt或者dv/dt的任何措施都可以降低电压尖峰,这就是吸收。
•吸收的作用?•1、降低尖峰电压•2、缓冲尖峰电流•3、降低di/dt和dv/dt,即改善EMI品质•4、减低开关损耗,即实现某种程度的软开关。
•5、提高效率。
提高效率是相对而言的,若取值不合理不但不能提高效率,弄不好还可能降低效率。
•RC吸收的特点:•1、双向吸收。
一个典型的被吸收电压波形中包括上升沿、上升沿过冲、下降沿这三部分,RC吸收回路在这三各过程中都会产生吸收功率。
反激式电源原理设计18
概述: 在反激拓扑中,开关导同时,变压器储存能 量,负载电流由输出滤波电容提供;开关关断 时,变压器将存储的能量传送到负载和输出滤 波电容,以补偿电容单独提供负载电流时消耗 的能量。 应用范围: 这种拓扑在输出功率为5~150W电源中应用 非常广泛。它最大的优点是不需要次级接滤波 电感,使成本降低,体积较小。
2015-1-4
电源的缓冲保护部分
此部分电路主要由C7、R2和D1组成:
2015-1-4
缓冲保护电路设计1
此部分电路主要用于限制高频变压器漏感引起的尖峰电压, 它产生在MOS管由饱和转向关断的过程中,漏感中的能量通 过D向C充电,C上的电压可能冲到反电动势与漏感电压的叠 加值,即:Vrest+ ΔVpp。 放电电容: C的作用则是将该部分的能量吸收掉,其容量由下式决定: C=(Le×Isc2)/( Vrest+ ΔVpp )2- Vrest2 这里的, Le:漏感,单端反激一般为40~100uH,低于40uH可 不考虑,一般取50uH计算; Vrest:反电动势,其值为120V; ΔVpp:漏感电动势的峰值,其值约为100V; Isc:短路保护时变压器初级线圈流过的最大电流。
2015-1-4
反激拓扑输入电路设计2
流经开关元件的有效电流值: Irms=Ids×√(Ton/T) 这里的,Ton为开关导通时间,T为整个周期。 提供给输出负载的电流: Irh=√(Irms2-Idc2) 共模电感的设计在前面章节已有说明,这里不在论述。 放电电阻的设计: R=t/2.21×C 这里的,t:交流的电源的频率,在50Hz时为2ms; C:与电阻并联的电容的值,取国际单位。
1、输入:90~265V(AC);2、输出:5V,2A;3、纹波 要求控制在0.5%;4、输入/输出3750V(AC)。
反激式(RCD)开关电源原理及设计
反激式(RCD)开关电源原理及设计[导读]反激拓扑的前身是Buck-Boost变换器,只不过就是在Buck-Boost变换器的开关管和续流二极管之间放入一个变压器,从而实现输入与输出电气隔离的一种方式,因此,反激变换器也就是带隔离的Buck-Boost变换器。
关键词:反激式开关电源因该电源是公司产品的一个配套使用,且各项指标都不是要求太高,故选用最常用的反激拓扑,这样既可以减小体积(给的体积不算大),还能降低成本,一举双的!反激拓扑的前身是Buck-Boost变换器,只不过就是在Buck-Boost变换器的开关管和续流二极管之间放入一个变压器,从而实现输入与输出电气隔离的一种方式,因此,反激变换器也就是带隔离的Buck-Boost变换器。
先学习下Buck-Boost变换器工作原理简单介绍下1.在管子打开的时候,二极管D1反向偏置关断,电流Is流过电感L,电感电流IL线性上升,储存能量!2.当管子关断时,电感电流不能突变,电感两端电压反向为上负下正,二极管D1正向偏置开通!给电容C充电及负载提供能量!3.接着开始下个周期!从上面工作可以看出,Buck-Boost变换器是先储能再释放能量,VS不直接向输出提供能量,而是管子打开时,把能量储存在电感,管子关断时,电感向输出提供能量!根据电流的流向,可以看出上边输出电压为负输出!根据伏秒法则Vin*Ton=Vout*ToffTon=T*DToff=T*(1-D)代入上式得Vin*D=Vout*(1-D)得到输出电压和占空比的关系Vout=Vin*D/(1-D)看下主要工作波形从波形图上可以看出,晶体管和二极管D1承受的电压应力都为Vs+Vo(也就是Vin+Vout);再看最后一个图,电感电流始终没有降到0,所以这种工作模式为电流连续模式(Ccm模式)。
如果再此状态下把电感的电感量减小,减到一定条件下,会出现这个波形!从上图可以看出,电感电流始终降到0后再到最大,所以这种模式叫不连续模式(DCM模式)。
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。
单端反激式变换器开关稳压电源原理图
单端反激式开关稳压电源与推挽、全桥、半桥双端变换的开关稳压电源的根本区别在于高频变压器的磁心仅工作在磁滞回线的一侧(第一象限)。
典型的单端反激变换式开关稳压电源的原理图如图所示。
所谓单端,即指转换电路的磁心仅工作在其磁滞回线的一侧。
所谓反激,系指当晶体管导通时,在初级电感线圈中储存能量,当晶体管截止时,初级线圈中储存的能量再通过次级线圈释放给负载。
当开关管VT1被控制脉冲激励而导通时,输入电压Ui便施加到高频变压器T1的原边绕组N1上。
由于变压器T1副边的整流二极管VD反接,因此副边绕组N2没有电流流过;当VT1截止时,绕组N2上的电压极性颠倒,VD被正偏,VTl导通期间储存在T1中的能量便通过VD负载释放。
由于这种电路在开关管导通期间储存能量,因此在开关管截止期间才向负载传递能量。
高频变压器在工作中除了起变压作用外,还相当于一个储能用的电感,因此也有人称之为“电感储能式变换器”或“电感变换器”。
单端反激式开关电源电路是成本最低的一种。
它可以达到输入与输出部分隔离,还可以同时输出几路不同的电压,有较好的电压调整率。
但其输出纹波电压较大,负载调整率较差,适用于相对固定的负载。
在单端反激式开关电源电路中,开关三极管承受的最大反峰值电压是线路工作电压峰值的2倍以上。
为了降低开关管的耐压,需要对集射电压进行限幅,因此常用的单端反激式开关电源有三种形式。
其实看正激还是反激很简单在电路上的区别主要有两点:1.看次级何时导通--次级一般接有二极管之类的单向导通器件, 在初级通时,次级可以导通,是正激的表现;在初级导通时,次级不导通,则时反激的表现2.看次级有没有为反激准备的回路--反激变换器在晶体管关闭时发生能量转换,由磁能变为电能,所以,一定要有电流流动的回路,没有回路则不可能是反激.反激式开关电源是指使用反激高频变压器隔离输入输出回路的开关电源,与之对应的有正激式开关电源。
反激式开关电源中,输出变压器同时充当储能电感,整个电源体积小、结构简单,所以得到广泛应用。
反激式开关电源工作原理及波形分析
反激式开关电源工作时可以简化为下图所示电路:
Mos管控制原边(左侧)电流的通断。
Mos管导通时:
电感充电(实则为建立磁通),副边二极管截止,无电流。
Mos管断开时:
由于电流不同突变(实际上是磁通不能突变),于是在副边形成感应电流,二极管导通。
原边反射电压:
副边有电流流通时,会在原边感应出一个电压(下+上-),叠加在输入电压上。
原边的尖峰电压:
由于漏电感的存在,该部分的磁通没有通过磁芯耦合到副边,因此mos管断开时,会产生很大的电压来维持电流,从而达到维持磁通的目的。
振荡波形:
Mos管关断时尾部有振荡,是由于开关电流工作在断续模式时,能量释放完全后,原边、副边无电流。
此时原边的电路可以等效为电源+电感+电容(Mos管输入电容),发生谐振。
实测波形如下:
(黄色为mos驱动,绿色为mos管的VDS,粉色是原边线圈的电流)。
反激式开关电源原理
反激式开关电源目录一.开关电源总框图: (2)二.原理图 (3)三.电源输入 (4)四.电源输出 (4)五.整流桥和滤波电路 (4)六.漏极钳位保护 (7)七.反馈电路 (8)八.输出电路 (9)九.变压器 (9)十.PCB (11)十一.元件清单 (12)一.开关电源总框图:二.原理图三.电源输入最小输入交流电压:85V最大输入交流电压:265V二极管导通时间:2.69 ms估计效率:ŋ = 78.0 %损耗分配因子:0.46 (Z表示次级损耗与总损耗的比值,Z=0表示全部损耗发生在初级,Z=1表示发生在次级)四.电源输出输出1:电压:12V电流:1A功率:12W输出2:电压:5V电流:0.1A功率:0.5W总功率:Po = 12.5W五.整流桥和滤波电路上图为整流桥整流后的波形,交流电50Hz,则周期为T=20mS,tc为二极管导通时间1.整流桥:最小直流输入电压:Vdc(min) = 根号2 * Vac(min) = 120.19V 最大直流输入电压:Vdc(max) = 根号2 * Vac(max) = 374.71V 输入功率:Pin = Po / ŋ = 16W整流桥反向击穿电压Umax为最大交流输入电压Ubr >= 468.4V整流桥有效电流Umin为最小输入电压为开关电源功率因数(0.5~0.7,取0.7)Irms = 0.27AIAVG = (0.6~0.7)Irms = 0.65 * 0.27 = 0.18A2.滤波电容Umin为最小交流输入电压UImin为最小直流输入电压= Pin / Iavg = 89V 取90V C1 = 37uF3.共模扼流圈共模扼流圈的电感量与额定电流有关六.漏极钳位保护MOS管由导通到截止时,会的初阶绕组上产生尖峰电压和感应电压,其与直流高压叠加在MOS管的漏极上,容易损坏MOS管,因此加了钳位保护电路输入直流电压的最大值UImax、一次绕组的感应电压UOR、钳位电压UB与UBM、最大漏极电压UDmax、漏一源击穿电压U(BR)DS七.反馈电路稳压管VR2利用调节流过自身的电流大小(端电压基本不变)来满足负载电流的改变,并和限流电阻R5配合将电流的变化转化为电压的变化以适应电网电压的变化。
多路输出反激式开关电源电路图概述
摘要电子设备对电源的要求日益增高,促进了开关电源技术的不断发展。
本文介绍了基于美国PI公司生产的单片开关电源芯片TOPSwitch系列设计的多输出的AC/DC开关电源。
该电源性能优良,具有稳压效果好,纹波小,负载调整率高等优点.可作为电机控制的电源模块,具有很高的应用价值。
设计电路选用TOPSwitch系列芯片的TOP244Y,该芯集成了PWM控制器、MOSFET功率开关管和欠电压、过电压等保护电路,芯片的开关频率为132kHZ,最大占空比为78%。
设计电路的开关电源输出功率为25W时,实现了12V/1.2A,5V/2A和30V/20mA三路直流电压输出。
论文介绍了开关电源相关内容,反激式开关电源的原理和应用技术,为电路设计提供了理论指导,并且提出了反激式开关电源的设计规划。
仔细分析反激式开关电源之后,选择了电路所需的元器件的型号和参数,最终完成电路图的设计。
关键词:开关电源;反激式;多路输出;TOPSwitch-GXAbstractElectronic devices demanded on power increasingly higher to promote the continuous development of converter technology. This paper introduced the small power multi output AC/DC converter design based on the chip of TOP-Switch produced by American company Power Integrations.This power supply has good performance such as high voltage stability,low output voltage ripple,good load adjustmentrate and so on . It can be used for motor control as a power module and has better application value.The converter design used TOP244Y as switching chip, which had PWM control circuit and power MOSFET, the chip’s switching frequency was 132 kHz, the maximum duty cycle was 78%. When the output power was 25W, switching power served three DC outputs 12V/1.2A, 5V/2A and 30V/20Ma.The paper introduced some related content about the converter and the theory and technology of fly-back converter, to provide a theoretical guidance for circuit design. And then the paper proposed a fly-back converter supply design plan. And next, I designed a fly-back switching power circuit, and selected circuit’s components and parameters.Keywords: Switching power supply;Fly-back;Multiple output;TOPSwitch-GX目次1 绪论能源在社会现代化方面起着关键作用。
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反激式开关电源电路图讲解
一,先分类
开关电源的拓扑结构按照功率大小的分类如下:
10W以内常用RCC(自激振荡)拓扑方式
10W-100W以内常用反激式拓扑(75W以上电源有PF值要求)
100W-300W 正激、双管反激、准谐振
300W-500W 准谐振、双管正激、半桥等
500W-2000W 双管正激、半桥、全桥
2000W以上全桥
二,重点
在开关电源市场中,400W以下的电源大约占了市场的70-80%,而其中反激式电源又占大部分,几乎常见的消费类产品全是反激式电源。
优点:成本低,外围元件少,低耗能,适用于宽电压范围输入,可多组输出.
缺点:输出纹波比较大。
(输出加低内阻滤波电容或加LC噪声滤波器可以改善)
今天以最常用的反激开关电源的设计流程及元器件的选择方法为例。
给大家讲解如何读懂反激开关电源电路图!
三,画框图
一般来说,总的来分按变压器初测部分和次侧部分来说明。
开关电源的电路包括以下几个主要组成部分,如图1
图1,反激开关电源框图
四,原理图
图2是反激式开关电源的原理图,就是在图1框图的基础上,对各个部分进行详细的设计,当然,这些设计都是按照一定步骤进行的。
下面会根据这个原理图进行各个部分的设计说明。
图2 典型反激开关电源原理图
五,保险管
图3 保险管
先认识一下电源的安规元件—保险管如图3。
作用:安全防护。
在电源出现异常时,为了保护核心器件不受到损坏。
技术参数:额定电压 ,额定电流 ,熔断时间。
分类:快断、慢断、常规
计算公式:其中:Po:输出功率
η效率:(设计的评估值)
Vinmin :最小的输入电压
2:为经验值,在实际应用中,保险管的取值范围是理论值的1.5~3倍。
0.98: PF值
六,NTC和MOV
NTC 热敏电阻的位置如图4。
图4 NTC热敏电阻
图4中的RT为NTC,电阻值随温度升高而降低,抑制开机时产生的浪涌电压形成的浪涌电流。
图4中RV为MOV压敏电阻,压敏电阻是一种限压型保护器件,过电压保护、防雷、抑制浪涌电流、吸收尖峰脉冲、限幅、高压灭弧、消噪、保护半导体元器件等
七,XY电容
图5 X和Y电容
如图X电容,Y电容。
根据IEC 60384-14,安规电容器分为X电容及Y电容:1. X电容是指跨与L-N 之间的电容器, 2. Y电容是指跨与L-G/N-G之间的电容器。
X电容没有具体的计算公式,经验:若电路采用两级EMI,则前级选择0.47uF,后级采用0.1uF电容。
若为单级EMI,则选择0.47uF电容。
(电容的容量大小跟电源功率没有直接关系)
Y电容的总容量一般都不能超过4700PF(472)
八,共模电感
图6 共模电感
共模电感上,有两个共模电感线圈。
这两个线圈绕在同一铁芯上,匝数和相位都相同(绕制方向向反)。
共模电感器要不易饱和,如此就需要选择低B-H(磁芯损耗与饱和磁通密度)温度特性的材料,因需要较高的电感量,磁芯的μi值也就要高,同时还必须有较低的磁芯损耗和较高的BS(饱和磁通密度)值,符合上述要求之磁芯材质,目前以铁氧体材质最为合适,磁芯大小在设计时并没有一定的规定,原则上只要符合所需要的电感量,且在允许的低频损耗范围内,所设计的产品体积最小化。
因此,磁芯材质及大小选取应以成本、允许损耗、安装空间等做参考。
共模电感常用磁芯的μi约在2000~10000之间。
九,整流桥
图7 整流桥
十,高压启动与RCD箝位电路
图8高压启动与RCD箝位电路
红线圈起的电阻为I C的高压启动电阻,电阻阻值的选择由IC特性决定。
蓝线圈起的部分为RCD箝位电路(也称为关断缓冲电路)。
十一,PWM IC 功能
图9 集成PWM的IC
PWM集成IC的作用:500V高压启动电路;电流控制模式;VCC具有过压保护功能;具备过载保护功能;500mA驱动能力;可调开关频率;内置谐波补偿电路。
各个器件的作用如下介绍:
R11为IC工作频率调整电阻;
D2为辅助绕组供电整流二极管;
R14为限流电阻;
C5为低频滤波电容;
C11为高频滤波电容;
R3为过功电阻;
R8为驱动电阻;
R12 MOS开机保护电阻;
C12为旁路电容;
U3-B为光耦反馈端。
十二,MOS管
MOS管的耐压选择:
为 S极间耐压要是两倍的直流输入最大电压
MOS管的耐电流选择:
:MOS所通过的电流有效值
:输出电流
:输出功率
:最小输入直流电压值
:最大占空比
图10 MOS管
十三,变压器
图11 变压器
变压器的线径计算是有规定的,特别是反激式电源变压器更应该注意:
在不同的频率下选取d也是不同的,在200KHz以下时,一般为4~5A/mm2,在200KHz以上时,一般为2~3A/mm2。
为了减少漏感,目前最好的、工艺最简单的绕制方法是初次级交错绕法也就是大家常说的三明治绕法
十四,次级电路
1. 限流电路由R18、U5、C17、R9、R20、R21 组成。
工作原理:R18为回路的电流检测电阻,为了降低损耗,此电阻选择时尽量的小。
图12 限流回路
2. U5为运算放大器LM358,358内部由两个运放,我们将两个运放一个做放大器,一个做比较器,将检测电阻上的电压值放大32.4倍后与基准电压做比较。
当运放值低于基准值时,比较器输出高电平(358VCC电压),当运放值高于基准电压值时,比较器输出低电平(相对于接地).
3. C10,C15和C9为次级滤波电容。
4. D3为次级整流二极管。
图13 次级电路
图14 TL431 光耦和LM358
5. C8、C4、R19组成了431所需的回收回路补偿,以便稳定控制回路。
TL431 是开关电源次级反馈最常用的基准和误差放大器件。
6. U3光耦隔离是采用光电耦合器进行隔离,隔离电压为发光管和光敏三极管的隔离电压的最小值。
总结:反激电源是生活中用到最多的电源,作为电子工程师来说熟悉和了解反激电源的组成结构和设计是非常必要的。