反激式开关电源初级侧部分详解(上)
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(flyback)环路设计基础
反激式开关电源(flyback)是一种常见的电源结构，广泛应用于电子设备中。
它具有结构简单、成本低廉、效率高等优点，在消费电子、工业控制和通信设备等领域被广泛应用。
本文旨在介绍反激式开关电源环路设计的基础知识，包括工作原理、设计步骤和注意事项。
一、反激式开关电源的工作原理1.1 反激式开关电源的基本结构反激式开关电源由输入滤波器、整流桥、高频变压器、功率开关器件、输出整流滤波器、控制电路等组成。
其中，高频变压器是反激式开关电源的关键部件，通过变压器实现输入电压的隔离和变换，功率开关器件则控制变压器的工作状态，实现电源的调节和稳定输出。
1.2 反激式开关电源的工作原理反激式开关电源通过功率开关器件周期性地将输入电压斩波，将输入电能存储在变压器的磁场中，然后再将其转换为输出电压。
在工作周期的后半段，存储的能量释放到输出负载上，从而实现对输出电压的调节。
通过控制功率开关器件的导通时间和断态时间，可以实现对输出电压的调节和稳定。
二、反激式开关电源环路设计的基础知识2.1 反激式开关电源的设计步骤（1）确定电源的输入输出参数：包括输入电压范围、输出电压、输出电流、负载调整范围等；（2）选择功率开关器件和高频变压器：根据电源的输入输出参数和工作频率选择合适的功率开关器件和高频变压器；（3）设计反激式开关电源的控制电路：根据所选的功率开关器件和高频变压器设计相应的控制电路，包括PWM控制电路、电源启动电路等；（4）设计输入输出滤波器和保护电路：设计输入输出滤波器，保证电源的输入输出稳定和干净，设计过压、过流、过温等保护电路，保证电源的安全稳定工作。
2.2 反激式开关电源环路设计的注意事项（1）磁性元件的设计：高频变压器和输出感应元件的设计是整个反激式开关电源设计的关键，应合理设计磁芯、线圈匝数等参数，保证磁性元件承载功率、效率和体积的平衡；（2）功率开关器件的选择和驱动：应选择合适的功率开关器件，并设计合理的驱动电路，保证功率开关器件的可靠工作和转换效率；（3）控制电路的设计：应根据功率开关器件的工作特性和工作频率设计合适的PWM控制电路和反馈控制电路，保证电源的稳定可调；（4）输入输出滤波器和保护电路的设计：应合理设计输入输出滤波器和保护电路，保证电源的输入输出稳定和安全可靠。
开关电源拓扑结构概述(降压,升压,反激、正激)
开关电源拓扑结构概述(降压,升压,反激、正激)主回路—开关电源中，功率电流流经的通路。
主回路一般包含了开关电源中的开关器件、储能器件、脉冲变压器、滤波器、输出整流器、等所有功率器件，以及供电输入端和负载端。
开关电源（直流变换器）的类型很多，在研究开发或者维修电源系统时，全面了解开关电源主回路的各种基本类型，以及工作原理，具有极其重要的意义。
开关电源主回路可以分为隔离式与非隔离式两大类型。
1. 非隔离式电路的类型：非隔离——输入端与输出端电气相通，没有隔离。
1.1. 串联式结构串联——在主回路中开关器件（下图中所示的开关三极管T）与输入端、输出端、电感器L、负载RL四者成串联连接的关系。
开关管T交替工作于通/断两种状态，当开关管T导通时，输入端电源通过开关管T及电感器L对负载供电，并同时对电感器L充电，当开关管T关断时，电感器L中的反向电动势使续流二极管D自动导通，电感器L中储存的能量通过续流二极管D形成的回路，对负载R继续供电，从而保证了负载端获得连续的电流。
串联式结构，只能获得低于输入电压的输出电压，因此为降压式变换。
例如buck拓扑型开关电源就是属于串联式的开关电源上图是在图1-1-a电路的基础上，增加了一个整流二极管和一个LC滤波电路。
其中L 是储能滤波电感，它的作用是在控制开关K接通期间Ton限制大电流通过，防止输入电压Ui直接加到负载R上，对负载R进行电压冲击，同时对流过电感的电流iL转化成磁能进行能量存储，然后在控制开关T关断期间Toff把磁能转化成电流iL继续向负载R提供能量输出；C是储能滤波电容，它的作用是在控制开关K接通期间Ton把流过储能电感L的部分电流转化成电荷进行存储，然后在控制开关K关断期间Toff把电荷转化成电流继续向负载R提供能量输出；D是整流二极管，主要功能是续流作用，故称它为续流二极管，其作用是在控制开关关断期间Toff，给储能滤波电感L释放能量提供电流通路。
在控制开关关断期间Toff，储能电感L将产生反电动势，流过储能电感L的电流iL由反电动势eL的正极流出，通过负载R，再经过续流二极管D的正极，然后从续流二极管D的负极流出，最后回到反电动势eL的负极。
反激式变压器开关电源课件
• 反激式变压器开关电源概述 • 反激式变压器开关电源的设计与
优化 • 反激式变压器开关电源的特性与
性能指标
• 反激式变压器开关电源的调试与 测试
• 反激式变压器开关电源的常见问 题与解决方案
01 反激式变压器开关电源概述
定义与工作原理
定义
反激式变压器开关电源是一种通过控制开关管通断来调节输出电压的电源供应 器。
选择低损耗的开关管 和二极管，降低能量 损耗。
根据实际需求，选择 适当的保护电路和辅 助电路元器件。
选择合适的电容和电 感，以满足电源的稳 定性和效率要求。
变压器设计
确定变压器的匝数比和磁芯材料 ，以实现所需的电压和电流转换
。
考虑变压器的绝缘材料和结构， 确保安全可靠。
根据实际需求，优化变压器的体 积和重量。
1. 磁芯损耗过大
反激式变压器开关电源中的磁芯在工作过程中会产生损耗 ，若损耗过大，会导致效率降低。需要优化磁芯材料和结 构，降低损耗。
3. 散热不良
电源在工作过程中会产生热量，若散热不良，会导致效率 降低。需要加强散热设计，如增大散热面积、优化散热风 道等。
保护功能问题
总结词
保护功能问题表现为电源的保护功能 失效或误动作。
THANKS 感谢观看
可靠性分析
平均无率
失效率越低，电源的可靠性越高。
04 反激式变压器开关电源的调试与测试
调试步骤与注意事项
调试步骤 检查电路连接是否正确，确保所有元件都已正确安装。
接通电源，观察电源是否正常启动。
调试步骤与注意事项
01
调整变压器和开关管的工作参数 ，确保其在正常范围内。
当输入电压低于正常值时，电源可能无法 启动。解决方案是确保输入电压在正常范 围内。
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ACDC开关电源设计解析(上)
（上）彭磊•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•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)•今天以自行车充电器为例，详细讲解反激开关电源的设计流程及元器件的选择方法。
EMI整流滤波变压器次级整流滤波开关器件PWM 控制IC隔离器件采样反馈输出高压区域低压区域—保险管•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V、额定电流I、熔断时间I^2RT。
•分类：快断、慢断、常规•0.6为不带功率因数校正的功率因数估值•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值相关知识•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。
•功率因数的校正(PFC)主要有两种方法：无源功率因数校正和有源功率因数校正。
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。
反激开关电源各部分单元详细介绍-----次级侧部分(下)
•
•
反馈补偿回路
• C8、C4、R19组成了431所需的回收回路补偿， 以便稳定控制回路。 • 稳定的反馈环路对开关电源来说是非常重要的， 如果没有足够的相位裕度和幅值裕度，电源的动 态性能就会很差或者出现输出振荡。 • TL431 是开关电源次级反馈最常用的基准和误差 放大器件，其供电方式不同对它的传递函数有很 大的影响，很多分析资料常常忽略这一点。 • 关于补偿回路会作为一节课单独讲解。
最后总结
• 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。 • 反激电源的设计难点在于变压器及反馈补 偿环路。 • 反馈补偿环路的牵扯的内容太复杂，下次 课针对此部分会和大家做详细的探讨。
本节课就讲到这里！
吸收回路
• 二、吸收电阻R的影响 • 1、吸收电阻的阻值对吸收效果干系重大，影响明显。 • 2、吸收电阻的阻值对吸收功率影响不大，即：吸收 功率主要由吸收电容决定。 • 3、当吸收电容确定后，一个适中的吸收电阻才能达 到最好的吸收效果。 • 4、当吸收电容确定后，最好的吸收效果发生在发生 最大吸收功率处。换言之，哪个电阻发热最厉害就最 合适。 • 5、当吸收电容确定后，吸收程度对效率的影响可以 忽略。
限流电路
• 比较器的输出为低电平后，光耦和 431的节点电压会经过二极管导通 到地，从而改变光耦发光管的回路 电流，光耦光电管根据电流的大小 反馈信息到PWM芯片，PWM芯片 通过反馈信息调节占空比，降低输 出电压来维持输出电流的大小，以 此起到限流的目的。由于占空比调 节的宽度有限，过低的电压超出了 变压器正常工作的频点，实际应用 中会出现变压器啸叫的情况，此状 况可以调节补偿环路及变压器参数 可以解决。
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
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。
UC3845反激式开关电源
目录一、目的 ............................ 错误!未定义书签。
二、内容 ............................ 错误!未定义书签。
一．主电路工作原理及设计............. 错误!未定义书签。
单端反激变换器工作原理............... 错误!未定义书签。
单端反激变换器的工作模式及基本关系... 错误!未定义书签。
电流连续时反激式变换器的基本关系.. 错误!未定义书签。
电流临界连续时反激式变换器的基本关系错误!未定义书签。
电流断续时反激式变换器的基本关系.. 错误!未定义书签。
RCD吸收电路工作原理及设计.......... 错误!未定义书签。
RCD吸收电路工作原理............. 错误!未定义书签。
RCD电路参数设计................. 错误!未定义书签。
变压器设计 .......................... 错误!未定义书签。
确定匝比......................... 错误!未定义书签。
电感设计......................... 错误!未定义书签。
磁芯选择......................... 错误!未定义书签。
匝数设计......................... 错误!未定义书签。
气隙设计......................... 错误!未定义书签。
主电路器件的选择..................... 错误!未定义书签。
功率开关管的选择................. 错误!未定义书签。
副边整流二极管的选择 ............. 错误!未定义书签。
输出滤波电容的选取............... 错误!未定义书签。
钳位电路设计..................... 错误!未定义书签。
二．控制电路工作原理及设计........... 错误!未定义书签。
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）。
反激式开关电源初级侧部分详解(上)
共模电感圈数的计算
• • • • • 在本电路中，我们选用的磁芯型号为 TDK UU9.8 磁芯材质PC40 μi值2300 AL值 500nH/N^2
共模电感线径的计算
• J为无强制散热情况下每平方毫米所通过的 电流值，若有强制散热可选择6A。 • Iin_avg输入电流平均值 • 2为常数
整流桥（桥堆）的计算
共模电感的作用
• 共模电感上，A和B就是共模电感线圈。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)。这样，当电路中的正常电流流经共模电感 时，电流在同相位绕制的电感线圈中产生反向的 磁场而相互抵消，此时正常信号电流主要受线圈 电阻的影响(和少量因漏感造成的阻尼)；当有共 模电流流经线圈时，由于共模电流的同向性，会 在线圈内产生同向的磁场而增大线圈的感抗，使 线圈表现为高阻抗，产生较强的阻尼效果，以此 衰减共模电流，抑制高速信号线产生的电磁波向外辐射 发射，达到滤波的目的。
安规电容之--X电容
• • • • • • X电容主要用来抑制差模干扰 安全等级 峰值脉冲电压 等级（IEC664） X1 >2.5kV ≤4.0kV Ⅲ X2 ≤2.5kV Ⅱ X3 ≤1.2kV —— X电容没有具体的计算公式，前期选择都是依据经验值， 后期在实际测试中，根据测试结果做适当的调整。 • 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电容的作用及取值经验
Y电容底下又分为Y1, Y2, Y3，Y4, 主要差別在于: • 1. Y1耐高压大于8 kV,属于双重绝缘或加强绝缘|额定电压 范围≥ 250V • 2. Y2耐高压大于5 kV,属于基本绝缘或附加绝缘|额定电压 范围≥150V ≤250V • 3. Y3耐高压 ≥2.5KV ≤5KV 属于基本绝缘或附加绝缘|额 定电压范围≥150V ≤250V • 4. Y4耐高压大于2.5 kV属于基本绝缘或附加绝缘|额定电 压范围<150V • GJB151中规定Y电容的容量应不大于0.1uF。Y电容除符合 相应的电网电压耐压外，还要求这种电容器在电气和机械性 能方面有足够的安全余量，避免在极端恶劣环境条件下出现 击穿短路现象，Y电容的耐压性能对保护人身安全具有重要 意义。
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压敏电阻的作用
• 压敏电阻是一种限压型保护器件。利用压敏电阻的非 线性特性，当过电压出现在压敏电阻的两极间，压敏 电阻可以将电压钳位到一个相对固定的电压值，从而 实现对后级电路的保护。 • 主要作用：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。 • 主要参数有：压敏电压、通流容量、结电容、响应时 间等。 • 压敏电阻的响应时间为ns级，比空气放电管快，比 TVS管（瞬间抑制二极管）稍慢一些，一般情况下用 于电子电路的过电压保护其响应速度可以满足要求。
隔离开关电源框架结构图
EMI 整流滤波 变压器 次级整流滤波 输出
开关器件 采样反馈
PWM 控制IC
隔离器件
高压区域
低压区域
电源电路原理图
初级侧部分
第一个安规元件—保险管
• 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V、额定电流I、熔断时间I^2RT。 • 分类： 快断、慢断、常规
选取压敏电阻的方法
• 结合前面所述，来看一下本电路中压敏电 阻的型号所对应的相关参数。
EMI电路
• X电容，共模电感（也叫共模扼流圈 ），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.
选取压敏电阻的方法
• 压敏电阻虽然能吸收很大的浪涌电能量，但不能承受毫安级以上的持 续电流，在用作过压保护时必须考虑到这一点。压敏电阻的选用，一 般选择标称压敏电压V1mA和通流容量两个参数。
• • • • • • •
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。
• EMI测试频率：传导150KHz~30MHz。 • EMC测试频率: 30MHz~3GHz。 • 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。 在此，假设Fo=50KHz。则
共模磁芯的选择
• 以上，得出的是理论要求的电感值，若想获得更低的截止 频率，则可进一步加大电感量，截止频率一般不低于 10KHz。理论上电感量越高对EMI抑制效果越好，但过高 的电感将使截止频率将的更低，而实际的滤波器只能做到 一定的带宽，也就使高频杂讯的抑制效果变差（一般开关 电源的杂讯成分约为5~10MHz之间）。另外，感量越高， 则绕线匝数越多，就要求磁芯的ui值越高，如此将造成低 频阻抗增加。此外，匝数的增加使分布电容也随之增大， 使高频电流全部经过匝间电容流通，造成电感发热。过高 的ui值使磁芯极易饱和，同时在生产上，制作比较困难， 成本较高。
高压启动与RCD箝位电路
反激开关电源特点
• 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) • 今天以自行车充电器为例，详细讲解反激开关电 源的设计流程及元器件的选择方法。
共模电感的设计
• 第一步： 确定客户的规格要求 ， EMI允许 级别 • 第二步： 电感值的确定 • 第三步： core（磁芯）材质及规格确定 • 第四步：绕组匝数及线径的确定 • 第五步：打样 • 第六步：测试
共模电感的设计
• EMI等級 : Fcc Class B • 已知条件：C2=C7=3300pF
Y电容的作用及取值经验
Y电容底下又分为Y1, Y2, Y3，Y4, 主要差別在于: • 1. Y1耐高压大于8 kV,属于双重绝缘或加强绝缘|额定电压 范围≥ 250V • 2. Y2耐高压大于5 kV,属于基本绝缘或附加绝缘|额定电压 范围≥150V ≤250V • 3. Y3耐高压 ≥2.5KV ≤5KV 属于基本绝缘或附加绝缘|额 定电压范围≥150V ≤250V • 4. Y4耐高压大于2.5 kV属于基本绝缘或附加绝缘|额定电 压范围<150V • GJB151中规定Y电容的容量应不大于0.1uF。Y电容除符合 相应的电网电压耐压外，还要求这种电容器在电气和机械性 能方面有足够的安全余量，避免在极端恶劣环境条件下出现 击穿短路现象，Y电容的耐压性能对保护人身安全具有重要 意义。
共模电感圈数的计算
• • • • • 在本电路中，我们选用的磁芯型号为 TDK UU9.8 磁芯材质PC40 μi值2300 AL值 500nH/N^2
共模电感线径的计算
• J为无强制散热情况下每平方毫米所通过的 电流值，若有强制散热可选择6A。 • Iin_avg输入电流平均值 • 2为常数
整流桥（桥堆）的计算
（上）
研发中心
彭磊
开关电源的拓扑结构分类
• 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
安规电容之--X电容
• • • • • • X电容主要用来抑制差模干扰 安全等级 峰值脉冲电压 等级（IEC664） X1 >2.5kV ≤4.0kV Ⅲ X2 ≤2.5kV Ⅱ X3 ≤1.2kV —— X电容没有具体的计算公式，前期选择都是依据经验值， 后期在实际测试中，根据测试结果做适当的调整。 • 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）
安规电容之--Y电容
• 交流电源输入分为3个端子：火线（L）/零线（N）/地线 （G）。在火线和地线之间以及在零线和地线之间并接的 电容, 这两个Y电容连接的位置比较关键,必须需要符合相 关安全标准, 以防引起电子设备漏电或机壳带电,容易危及 人身安全及生命。它们都属于安全电容,从而要求电容值 不能偏大,而耐压必须较高。 • Y电容主要用于抑制共模干扰 • Y电容的存在使得开关电源有一项漏电流的电性指标。 • 工作在亚热带的机器,要求对地漏电电流不能超过0.7mA; 工作在温带机器,要求对地漏电电流不能超过0.35mA。因 此,Y电容的总容量一般都不能超过4700PF（472）。
保险管的计算方法
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0.6为不带功率因数校正的功率因数估值 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
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。 • 功率因数的校正(PFC)主要有两种方法：无源功率因数校正和有源 功率因数校正。无源功率因数校正利用线性电感器和电容器组成滤波 器来提高功率因数、降低谐波分量。这种方法简单、经济，在小功率 中可以取得好的效果。但是，在较大功率的供电电源中，大量的能量 必须被这种滤波器储存和管理，因此需要大电感器和电容器，这样体 积和重量就比较大也不太经济，而且功率因数的提高和谐波的抑制也 不能达到理想的效果。有源功率因数校正是使用所谓的有源电流控制 功率因数的校正方法，可以迫使输入电流跟随供电的正弦电压变化。 这种功率因数校正有体积小、重量轻、功率因数可接近1等优点。
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uF级，此时必须在X电容的两端并联一 个安全电阻,用于防止电源线拔插时,由于该电容的充放电 过程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 类的的普通电容来代用。
NTC的作用
• NTC是以氧化锰等为主要原料制造的精细半导体电子陶瓷 元件。电阻值随温度的变化呈现非线性变化，电阻值随温 度升高而降低。利用这一特性，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。
共模磁芯的选择
• 从前述设计要求中可知，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。