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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。
反激式开关电源设计培训教材(第一节)

5、开关管峰值电流Ip
6、初级绕组匝数Np 天通TP4/TP4A的磁芯Bs为5100GS,FSDM0265R有过温保护,因 此Bw可选0.6Bs,则Bw=3060GS,如IC无过温保护,则要留一定
的裕量,否则,在过载状态时,变压器易饱和,在饱和状态,
易发生故障损坏开关管,Bw要选低一点,选(0.3-0.5)Bs; 气隙Lg选0.025cm
• 参数计算 1、最大允许的反激电压
Vf=650V-373V-32.5V –100V=144.5V 选反激电压Vf为75V,则Mosfet的漏极最高电压为: 373V+100V+75V=548V<617.5V,是比较安全的。
2、原、副边的匝比n 次级选用3A/100V肖特基整流,则1.25A输出电流时的
输入过流保护主要是靠保险管、保险丝绕线电阻的过电流过功 率熔断特性。保险管主要用在高输出功率的电源上,绕线电阻用 在低输出功率的电源上。保险管重要的参数有额定电流、熔断时 间、分断能力,额定电流大、熔断时间长、分断能力低,容易炸 裂管壁,这在安全认证时是不允许的,因此,要尽量选择分断能 力高的保险管;保险丝绕线电阻重要的参数主要是过功率熔断时 间,一般加在电阻两端的电压与电流的乘积为电阻标称功率的25 倍时,要在60S内熔断
•PWM控制芯片(Fairchildsemi的FSDM0265R)
第二章、变压器设计
单端反激开关电源的变压器实质上是一个耦合电感, 它要承担着储能、变压、传递能量等工作。下面对工 作于连续模式和断续模式的单端反激变换器的变压器 设计进行总结。 • 1、已知的参数 根据需求和电路的特点确定,包括:输入电压Vin、输
S012B系列变压器设计步骤
• 已知条件 1、输入电压Vin:90Vac-264Vac 2、输出电压Vout:12V 3、输出电流Iout:1.25A 4、Mosfet耐压Vmos:650V 5、开关频率f:67KHz 6、FSDM0265R最大输出功率:
反激式开关电源的毕业设计

摘要针对晶体管串联提供稳压电源的具有体积很大而且笨重的工频变压器,体积和重量都很大的滤波器,占用较大空间,质量较大,效率较低不适用现在电子技术的发展的的缺点,提出了发展新型电源的意见。
为了能够适用电力电子越小型化、轻型化的要求,开关电源随之出现。
开关电源采用功率半导体作为开关元件,通过周期性通断开关,控制开关元件的占空来调整输出电压,因为开关电源是直接对电网电压进行整流、滤波、调整,不需要电源变压器,工作频率高,滤波电容小、电感小,所以体积相对较小,而且开关电源的功耗较低,对电网的适用能力强,所以开关电源的应用逐渐取代了传统的电源。
开关电源的发展促使了电力电子器件朝着轻薄化的发展,开关电源有多种拓扑结构,选择合适的拓扑结构,合适的器件,是设计开关电源的重中之重。
关键字:开关电源;拓扑结构;稳压管;芯片AbstractS eries to provide power supply for the transistor with large and bulky size-frequency transformers, size and weight are great filters, occupy a larger space, the quality of larger, less efficient not apply to the development of electronic technology is now thepaper proposed the development of new power views.In order to apply more power electronics miniaturization and light requirements, switching power supply soon.Switching power supply using power semiconductor devices as switches, through periodic on-off switch, control switch to adjust the air component of the total output voltage, because switching power supply is directly rectified mains voltage, filter, adjustment, no power transformer, high frequency, filter capacitance, inductance is small, so relatively small size, low power consumption and switching power supply on the application of strong power, so switch power gradually replaced the traditional power.Switching power supply prompted the development of power electronic devices toward the light of the development of a variety of switching power supply topology, select the appropriate topology, the appropriate device, is the top priority of switching power supply design.Keywords:switch power supply;Topology Structure;stabilivolt;Chip目录摘要 (I)Abstract (II)目录.............................................................................................................................. I II 第一章绪论 (1)1.1 开关电源的产生 (1)1.1.1 开关电源产生的时代背景 (1)1.1.2 开关电源的产生 (1)1.2 开关电源的发展 (2)1.2.1 我国的开关电源的发展 (2)1.2.2 国外开关电源的发展 (3)1.2.3 开关电源发展的整体趋势 (4)1.3 开关电源的现状 (5)本章小结 (5)第二章开关电源的几种结构 (6)2.1 boost电路 (6)2.1.1boost电路图 (6)2.1.3 boost电路特点 (7)2.2 buck电路 (8)2.2.1 buck电路图 (8)2.2.2 buck电路的工作原理 (8)2.2.3 buck电路的特点 (9)2.3 正激电路 (10)2.3.1 正激电路图 (10)2.3.2 正激电路的工作原理 (10)2.3.3 正激电路的特点 (12)2.4 反激电路 (12)2.4.1 反激电路图 (12)2.4.2 反激电路的工作原理 (12)2.4.3 反激电路的特点 (14)本章小结 (14)第三章电路的选择 (15)3.1 电路拓扑类型的选择 (15)3.1.1电路拓扑结构选择要注意的问题 (15)3.1.2拓扑结构的对比分析 (15)3.2 反激变压器的主要方程 (17)3.3 变压器磁芯的选择和匝数的计算 (18)3.3.1 变压器的磁芯的选择 (18)3.3.2 变压器的匝数的计算 (20)3.3.3 磁芯等的各种损耗 (21)本章小结 (23)第四章开关电源中的芯片介绍 (24)4.1 TOP250 (24)4.1.1 TOP250的管脚图及其作用 (24)4.1.2 TOP250的特色 (25)4.2 pc817 (29)4.2.1 pc817的管脚图和封装图 (29)4.2.2 pc817 的特点和应用 (29)4.2.3 pc817 最大绝对值和观点特性 (29)4.3肖特基二极管 (31)4.3.1 肖特基二极管的外观及结构 (31)4.3.2 肖特基二极管的工作原理 (32)4.3.3 肖特基二极管的检测 (33)本章小结 (33)第五章硬件电路 (34)5.1 交流-直流电路 (34)5.1.1交流-直流电路图 (34)5.1.2 交流-直流的波形图 (34)5.1.3 整流电路的工作原理 (35)5.2 直流-直流的电路 (37)5.2.1 直流-直流的电路图 (37)5.2.2 直流-直流的分析 (37)5.3 测试分析 (39)5.3.1 负载特性测试 (39)5.3.1.1 负载特性测试电路图 (39)5.3.1.2 负载特性测试所用器材 (39)5.3.1.3 负载特性测试数据 (40)5.3.1.4 负载特性测试数据分析 (41)5.3.2 纹波特性测试 (41)5.3.2.1 纹波特性测试电路图 (41)5.3.2.2 纹波特性测试所用器材 (42)5.3.2.3 纹波特性测试数据 (42)5.3.2.4 纹波特性测试数据分析 (43)5.3.3 交流特性测试 (43)5.3.3.1 交流特性测试电路图 (43)5.3.3.2 交流特性测试器材 (44)5.3.3.3 交流特性测试数据 (44)5.3.3.4 交流特性测试数据分析 (45)本章小结 (45)总结 (46)致谢 (47)参考资料 (48)附录1 元件清单 (50)附录2 总电路图 (51)附录3 实物 (52)第一章绪论1.1 开关电源的产生1.1.1 开关电源产生的时代背景在开关电源产生之前,电源是晶体管串联构成稳压电源。
反激式开关电源电路设计

反激式开关电源电路设计一、反激式开关电源的基本原理1.输入滤波电路:用于对输入电压进行滤波,消除噪声和干扰。
2.整流电路:将输入交流电压转换为直流电压。
3.开关变压器:通过变压器实现电压的升降。
4.开关管:通过快速开关控制电源的输出。
5.输出滤波电路:对输出电压进行滤波,减小纹波。
二、反激式开关电源的设计步骤1.确定需求:首先需要确定设计要求,包括输出电压和电流、负载稳定性要求、效率要求等。
2.选择开关管和变压器:根据需求选择合适的开关管和变压器,考虑其最大工作电流和功率损耗。
3.转换频率的选择:根据应用的具体要求,选择合适的转换频率。
较高的频率可以减小变压器的尺寸,但也会增加开关管的功耗。
4.控制电路设计:设计开关管的控制电路,包括驱动电路和保护电路,确保开关管的正常工作和保护电路的可靠性。
5.输出滤波电路设计:设计输出滤波电路,用于滤除输出电压中的高频噪声和纹波,提高稳定性和负载能力。
6.开关电路设计:设计开关电路,确保开关管的快速开关和可靠性。
7.其他辅助电路设计:如过温保护电路、过流保护电路等。
8.电路板布局和布线:根据电路设计和要求进行电路板布局和布线,提高电路的可靠性和稳定性。
9.电路仿真和调试:使用仿真软件对设计的电路进行仿真分析,并进行实际的电路调试,确保电路的可靠性和稳定性。
三、反激式开关电源设计的注意事项1.高效率设计:选择合适的元件和电路设计,减小功率损耗,提高电源的整体效率。
2.稳定性设计:考虑负载稳定性的要求,选择合适的控制策略和滤波电路,提高电源的稳定性和负载能力。
3.保护设计:考虑过温、过流、短路等保护功能的设计,保护电源和负载器件的安全。
4.电磁兼容设计:反激式开关电源中产生的高频噪声易对其他电子设备产生干扰,需要采取适当的电磁屏蔽和滤波措施。
5.安全性设计:合理设置安全保护电路和安全措施,确保电源在故障情况下能够及时切断电源,保护用户的安全。
通过以上步骤和注意事项,可以设计出一台高效、稳定、安全的反激式开关电源,满足不同应用领域的需求。
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:D1ET ON T OFFL P L STI PQ1C O R 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。
反激式开关电源变压器设计说明

2.6 计算一次绕组最大匝数Npri
Lpri 452*10-6
Npri = =
= 61.4匝 取Npri=62匝
AL 120*10-9
2.7 计算二次主绕组匝数NS1〔NS1为DC+5V绕组
Npri<V01+VD><1-Dmax> 62*<5+0.7>*<1-0.5>
Ns1=
=
= 2.78匝
Vin<min>Dmax
技术部培训教材
反激式开关电源变压器设计(2)
表二 变压器窗口利用因数
变压器情况
窗口
反激式变压器 一个二次绕组 两个或多个二次绕组 相互隔离的二次绕组 满足UL或CSA标准 满足IEC标准 法拉第屏屏蔽
1.1 1.2
1.3 1.4 1.1 1.2 1.1
用下式按变压器情况将各窗口利用因数综合起来 Knet=Ka.Kb…
技术部培训教材
反激式开关电源变压器设计(2)
变压器绕制结构如下:
0.06/3层 0.06/3层 0.06/3层 0.06/3层
偏置绕组 ½一次绕组 二次绕组 ½一次绕组
3mm
3mm 技术部培训教材
反激式开关电源变压器设计(2)
2.11 计算变压器损耗
1铜损:Pcun = NnV* MLT*Rn>In2 MLT = 2E+2C=2*25.27+2*9.35=69.24mm
5+0.7
取13匝
技术部培训教材
反激式开关电源变压器设计(2)
2.9 检查相应输出端电压误差 Vsn
δVsn%=<< = *Ns’n-Vsn>/Vsn>*100% Nsn
反激式开关电源电路设计(毕业设计).docx

第一章开关电源设计任务书 (1)1.1课程设计的目的 (1)1・2课程设计的要求 (1)1.2. 1 题目 (1)1.2.2设计装置的主要技术数据 (1)1.2.3课程设计主要内容 (2)1.2.4课程设计的要求 (2)1.3课程设计报告的基本格式 (2)第二章总体方案的确定 (3)2.1反激式开关电源的介绍 (3)2.2 UC3842开关电源简介 (4)2.2.1 UC3842内部工作原理简介 (4)2.2.2 UC3842的使用特点 (6)2.23 UC3842组成的反激式开关电源 (6)2.3 总体方案的确定 (7)第三章具体电路设计 (8)3.1 EMI滤波电路 (8)3.2整流滤波电路的设计 (9)3.3高频变压器的设计 (10)3.4控制电路的选择 (17)3.5反馈电路的设计 (18)3.5.1 电压反馈电路 (18)3.5.2 输出电流反馈 (18)3.6保护电路的设计 (19)3.6.1 输出电压保护电路 (19)3.6.2输入欠压过压保护 (20)3.7输出整流滤波电路设计 (21)第四章个人心得体会 (22)附录1重薄膜绝缘导线参数.............................................. *23附录2设计完整电路图............................................... 附大图致谢. (24)参考文献 (24)第一章开关电源设计任务书1.1 课程设计的目的通过开关电源技术的课程设计达到以下几个目的:1、培养学生文献检索的能力,特别是如何利用Internet检索需要的文献资料。
2、培养学生综合分析问题、发现问题,特别是解决问题的能力。
3、培养学生运用知识的能力和工程设计的能力。
4、培养学生运用仿真工具的能力。
5、提高学牛课稈设计报告撰写水平。
1.2 课程设计的要求1.2.1题目题目:反激式开关电源电路设计注意事项:①学生也可以选择规定题目方向外的其他开关电源电路设计。
反激式开关电源电路设计

反激式开关电源电路设计首先,反激式开关电源的基本原理是利用开关管来开闭电源电流,从而实现电流的快速切换。
这样可以有效地提高电源的转换效率。
设计反激式开关电源的步骤如下:1.确定输出电压和电流要求:首先需要确定电源的输出电压和电流要求,这对于选取合适的电源电路和元器件非常重要。
2.确定输入电压范围:根据使用环境和应用需求,确定电源的输入电压范围。
通常情况下,反激式开关电源的输入电压范围为100V至240V。
3.选择开关管和变压器:选择合适的开关管和变压器是设计过程中的关键步骤。
开关管需要具有高效率和可靠性,变压器需要满足电源的输入输出要求。
4.设计开关电路:设计开关电路是反激式开关电源设计的核心部分。
开关电路的设计需要根据输入输出电压和电流的要求,选择合适的电感和电容元件,以及适当的反馈电路。
5.设计保护电路:设计反激式开关电源的过程中,需要考虑各种保护电路,以确保电源的安全和稳定性。
常见的保护电路包括过温保护、过压保护、过流保护等。
6.PCB布局和元件选型:进行PCB布局和元件选型是设计的最后一步。
在PCB布局中,需要考虑电源电路的稳定性和EMC(电磁兼容)的问题。
在元件选型过程中,需要考虑电压和电流的要求,以及元件的可靠性和成本。
设计完成后,需要对反激式开关电源进行测试和验证。
测试过程可以包括输入输出电压波形、效率和稳定性等方面的测试。
总之,反激式开关电源的设计需要考虑多个因素,包括输出电压和电流要求、输入电压范围、开关管和变压器的选择、开关电路和保护电路的设计、PCB布局和元件选型等。
只有综合考虑这些因素,并进行有效的测试和验证,才能设计出稳定、高效的反激式开关电源。
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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。
输入电压范围(V line min 和V line max );输入电压频率(f L );输出电压(V O );输出电流(I O );最大输出功率 (P 0)。
效率估计(E ff ):需要估计功率转换效率以计算最大输入功率。
如果没有参考数据可供使用,则对于低电压输出应用和高电压输出应用,应分别将E ff 设定为0.8~0.85。
利用估计效率,可由式(1-1)求出最大输入功率。
O IN ffP P E = (1-1) 第二步:确定输入整流滤波电容(C DC )和DC 电压范围。
最大DC 电压纹波计算:max DC V ∆=(1-2) 式(1-2)中,D ch 为规定的输入整流滤波电容的充电占空比。
其典型值为0.2。
对于通用型输入(85~265Vrms ),一般将max V DC ∆设定为min 2Vline的10~15%。
输入储能电容的容值选择可按经验算法:当电网输入电压为100/115V AC 或通用输入85~265V AC 条件下,按输出功率值的瓦特数乘上2~3uF ;当电网输入为230V AC 时,电容取值按输出功率值的瓦特数乘上1uF 【1】。
图1-1:DC 电压波形第三步:确定最大占空比(D max )RO MAX RO MINV D V V =+ (1-3) V RO 副边绕组输出时反射到原边绕组上的电压,可先设定为135V ,当变压器的原副边匝数确定后可再进行校正【2】。
第四步:确定变压器初级侧电感反激式开关电源有两种工作模式:连续导通模式(CCM )和不连续导通模式(DCM )。
工作模式随负载条件和输入电压的改变而改变。
因此,变压器初级侧的电感是在满载和最小输入电压的条件下确定的。
原边一次侧电感(H ):min 2max ()2DC m in s RFV D L P f K ⋅= (1-4) 式中,f s 为开关频率,K RF 为定义的纹波因数(如图3所示)。
对于DCM 操作,K RF =1。
而对于CCM 操作K RF <1,对于通用型输入范围,将K RF 设定在0.3~0.5之间是合理的。
2peak ds EDCI I I ∆=+(1-5) ()22peak max ds EDC ΔI D =3I +23I ⎡⎤⎛⎫⎢⎥ ⎪⎝⎭⎢⎥⎣⎦(1-6) min maxin EDC DC P I V D =⋅(1-7) min max DC m s V D I L f ∆=(1-8)图1-2:MOSFET 漏电流和纹波系数(K RF )第五步:确定合适的磁芯因为反激式电源的功率通常较小,一般选用铁氧体磁芯作为变压器,功率容量计算使用A p 法:6102T P e W S m m C P A A A f B K K ηδ⨯=⨯> (1-9) 式(1-9)中,e A 是磁芯截面积(cm 2),W A 是磁芯窗口面积(cm 2);T P (W )是变压器的标称输出功率,在计算时换成输入功率用来计算磁芯的最大功率;B m (G s )磁芯工作的磁感应强度,可根据电源功率和工况温度设定,一般取2000(G s );δ是线圈导线的电流密度,通常取2~3(A/mm );η是变压器的效率,通常取它的值为0.8~0.9;m K 是窗口的填充系数,一般取0.2~0.4;C K 是磁芯的填充系数,对于铁氧体C K =1.0。
变压器的磁芯要留有一定的工作余量,所以计算出的P A 值要小于实际测量的e W A A ⨯的值【3】。
图1-3 磁芯的窗口面积和有效截面积原边峰值电流(A ):min max2in P DC P I V D =(1-10) 变压器气隙的计算(cm):2820.410p p g e L I l A B π=⨯∆ (1-11)有气隙时,可工作的磁场强度H 明显增大,剩余磁感应强度r B 则是明显减小;对防止磁芯饱和是有效的,这些效果对反激式变换器都是有利的【4】。
第六步:变压器原边绕组匝数计算810p pp e L I N A B =⨯∆ (1-12)p L 原边最大电感(H );p I 原边峰值电流(A );e A 磁芯有效截面积(cm2);B∆磁感应强度(Gs)。
副边绕组匝数计算:max(min)max()(1)O D psinV V D NNV D+-=(1-13)DV为输出整流二极管的压降,设定为1V。
第七步:确定每个绕组的线径绕组线径除了需要满足流过的最大电流外,还需要考虑趋肤深度“∆(cm)”,线径要小于2倍的趋肤深度【5】。
f∆=(1-14)第八步:设计RCD缓冲箝位电路图1-4 箝位电路图1-5 反激时原边电压波形2122peak s SN SN SN s lk peak s SN oi t V P V f L i f V nV ⋅==- (1-15) sn P 是箝位电路上消耗的功率;lk L 原边变压的漏感,原边漏感的测量方法是将所有副边绕组短路后测量出的原边电感值;o nV =RO V 是副边反射到原边的电压;peak i 为原边峰值电流;s f 为电源工作频率。
2212SN SN SN lk peak s SN o V R V L i f V nV =- (1-16)SN SN SN SN sV V C R f ∆= (1-17) SN V ∆箝位电容上的脉动电压,通常为箝位电压SN V 的5~10%,通过公式可以算出箝位电阻sn R 和箝位电容sn C 。
把尖峰电压的最高值箝位在设定范围内,这样可以防止MOSFET 被电压尖峰击穿,延长使用寿命,但是不能把箝位电压设计的太低,因为反激过冲电压也有有用的一面。
在反激作用时,它提供一个附加强制电压值来驱动电能进入副边电感,使变压器副边反激电流迅速增加,提高了变压器的传输效率,同时减小了电阻上的损耗,这对于低压大电流输出是很有意义的【6】。
第九步:反馈电路的设计反馈电路采用光耦PC817和三端稳压器TL431的组合电路,该电路配合稳定,电压采样和反馈信号满足高频开关电源的要求,器件采买方便价格便宜。
图1-6 反馈网络首先需要查看PC817和TL431芯片的使用手册,根据手册上的电气参数来确定电路上的电阻和电容值。
TL431的工作最小电流是1mA,光耦PC817的发光二极管的导通压降是1V左右,为保证TL431能正常工作,电阻R13取值1KΩ。
图1-7 集电极饱和电压和反馈电流曲线PC817的正向电流在5mA 以内,集电极电流Ic 在1~7mA 时,集电极饱和电压是成线性变化的。
如果我们需要反馈电压是3V ,那么正向电流需要小于5mA ,假定光耦的CTR 是100%、f I =3mA 、 o V =5V ,121 2.5o f V V V I R --=(TL431的最小压降是2.5V ),12R =500Ω。
TL431的是用方法是o V =2.5(1+1415R R ),当o V =5V 时,14R =15R 。
C9和C20的作用是提供环路补偿,取值100nF 。
第二章反激式开关电源设计实例图2-1 反激电源实例这是反激式开关电源的实际电路原理图。
C11和T1可衰减有高压开关波形引起的共模干扰电流,它是由MOSFET输出电容、原边和副边之间分布电容及漏感在高频开关条件下共同引起的。
T1的漏感与C1、C6、C7共同衰减差模干扰电流,它由梯形或三角形原边电流波形中的基波与谐波引起。
UC3842的供电方式有两种,第一种是在电路母线接通电源后,通过启动电阻R6给电容C2充电,当电容电压高于启动电压时芯片启动工作,这时整个电路随着芯片启动而正常工作,这时第二种供电方式是辅助供电绕组产生持续的工作电压为芯片供电。
通过芯片的启动充电电流是12mA,可以计算出启动电阻R6的阻值。
8脚提供一个5V 的基准电压,8脚通过R4给C5充电在4脚产生锯齿波信号,R4、C5设定芯片的工作频率: 1.8T Tf R C =⋅Hz 。
3脚是电流检测,当采样电阻R11的电压高于1V 时,芯片自动锁死,整个电路停止工作,电源回到重新启动状态。
R3和C4的作用是滤除采样电压信号上面叠加的一些干扰尖峰,防止芯片由于电压尖峰而误动作。
电阻和电容的取值:12RC f RCπ=,RC f 可取工作频率的3~6倍。
图2-2 电流波形尖脉冲抑制UC3842内部有一个误差放大器,1脚是误差放大器的补偿端,2脚是反相输入端。
原理图的接法是将2脚接地,反馈电压信号上接上拉电阻R7直接接到1脚的补偿端,这样可以不使用内部的误差放大器,可以提高芯片的响应速度。
反馈电压信号经过两个二极管,每个二极管的压降是0.7V ,然后再取电压的三分之一与电流检测做比较,比较器的输出进入脉宽调制锁存器,进而调节驱动信号的占空比,使输出达到设定的电压值。