反激电路设计规范

反激电路设计规范

2000年6月22日发布

2000年6月22日实施

深圳市华为电气技术有限公司

前言

本规范于2000年6月22日首次发布。

本规范起草单位：二次/工业电源研究部、研究管理部技术管理处本规范执笔人：黄亮

本规范主要起草人：赵林冲、高拥兵、余海清、朱品华、阮世良本规范标准化审查人：刘善中

本规范批准人：华麟

本规范修改记录：

更改信息登记表

目录

摘要 (5)

缩写词/关键词/解释 (5)

1. 来源 (5)

2. 适用范围 (5)

3. 规范满足的技术指标（特征指标） (5)

4. 详细电路图 (5)

5. 工作原理简介 (6)

6. 设计、调试要点 (7)

7. 局部PCB版图 (11)

8. 元器件明细表(详见附录) (11)

9. 附录 (11)

附录1.元器件明细表 (12)

附录2.拓展应用情况 (13)

摘要

本规范介绍了一种反激电路，该电路一般应用于小功率DC/DC变换器中（功率通常在150W以下），具有拓扑结构简单，使用元器件少，成本低等特点。

缩写词/关键词/解释

反激电路

1.来源

本规范中的电路来源于SU450C终端电源模块H3103M1单板，已经在SU450C终端电源模块中得到批量使用验证，与之相关的外围单元电路有输入EMI电路、输入过压保护电路和电池管理控制电路。

2.适用范围

该单元电路可用于小功率（150W以下）AC/DC和DC/DC电源模块中，如工业电源小功率电池充电器、HR60系列电源模块。

3.规范满足的技术指标（特征指标）

本单元电路在SU450C终端电源模块的DC/DC变换电路中得到验证。该电源的规格为：

输入电压：85~300V AC

输出电压：13.65V DC

开关频率：80kHz

输出功率：45W

测试结果表明，在220V AC输入，额定输出的条件下，电源的效率约为75%，功率因数约为0.6。

4.详细电路图

详细电路图如图1所示。图1给出了SU450C终端电源模块的主电路，其中包括反激电路、不控整流电路和输入EMI电路。

图1 反激电路原理图

5.工作原理简介

图2 反激电路波形图

反激电路的波形图如图2所示，图2分别给出了主开关管的电压和电流以及整流二极管的电流波形。下面结合图1和图2说明反激电路的工作原理。

当主开关管Q1导通时，变压器初级电压近似为电源电压，其极性为上正下负，与之对应的变压器次级电压为上负下正，此时整流二极管D7承受反向偏置电压，故处于截止状态，负载的能量由输出电容提供。与此同时，流过变压器初级电感和主开关管的电流逐渐上升，此时变压器相当于一个储能电感，在开关管导通期间储存能量。

当主开关管Q1截止时，整流二极管由反向截止变为正向导通，变压器将储存的能量通过整流二极管提供给负载和输出电容。此时流过整流二极管的电流假设逐渐下降，假设变压器工作在能量完全传递工作模式（DCM模式），则流过整流二极管的电

流会一直下降到零。即每个工作周期变压器初级电感储存的能量被完全传递到变压器的次级侧。

对于能量不完全传递工作模式（CCM模式），其工作原理和能量完全传递工作模式类似，电压和电流的波形会有所差别。

由于此电路中的整流二极管是在主开关管截止时才导通，这种电路被称为反激电路。

6.设计、调试要点

反激电路设计的关键和难点是主变压器的设计，核心器件主要包括主开关MOS管和整流二极管。

下面以SU450C电源为例介绍反激电路主变压器的设计以及相关器件的选取。

6.1 SU450C电源主电路的设计

6.1.1 工作条件

输入电压：85~300V AC

输出电压：13.65V DC

输出功率：45W

工作频率：f=80kHz

工作周期：T=1/f=12.5 S

最大占空比： max=0.45

最大导通时间：T ON max=0.45 T=5.625 S

变压器的输入功率：

电源的浮充电压为13.8V，充电的最大电流为1.75A，负载的最大电流为

1.5A，则输出的最大功率为

P O=13.8 (1.75+1.5)=44.85W

若考虑输出整流二极管的开关损耗、导通损耗以及变压器的效率，变压器的输入功率取为50W。

变压器的直流工作电压：

电源的输入电压范围是85V AC~350V AC，考虑到整流桥的压降(约2V)和纹波电压(约38V)的影响，则变压器的最低直流工作电压为

V DC min=85 2-2-38=80V

6.1.2 主变压器的参数设计

主变压器工作在能量完全传递工作模式，其各项参数计算如下。

6.1.2.1 初级绕组的最大峰值电流：

变压器的输入功率可以表示为

P=1

2fLI p max

2

将LI p max=V DC min T ON max代入上式，可得

I p max=2P

fV DC min T ON max =2 50

80 103 80 5.625 10-6

=2.78A

6.1.2.2 初级绕组的电感量：

L=V dc min T ON max

I p max =80 5.625 10-6

2.78

=162 10-6H

L取160μH。

6.1.2.3 磁芯尺寸的选择：

对于开关电源，根据电路的工作模式（正激、反激、推挽、桥式等等）、变压器传送的功率、电路的工作频率以及对变压器温升的限制，各磁芯生产厂家一般都有相应大小的磁芯供推荐使用。

在本例中，如果选择EER35的磁芯，其A e=1.084cm2，可以满足设计要求。下面依据此磁芯进行绕组设计。

6.1.2.4 初级绕组的匝数：

取 B max=0.16T，则

N p=LI p max

A e

B max =160 10-6 2.78

1.084 10-4 0.16

=25.6匝

N p取26匝。

6.1.2.5 次级绕组的匝数：

N s=N p(V OUT+V D)(1- max)

V DC min max =26(13.8+1)(1-0.45)

80 0.45

=5.8匝