恒流开关电源设计(正激式)
带PFC功能的150W双管正激恒流源设计
带PFC功能的150W双管正激恒流源设计一、总体性能指标：输入交流电压范围：Vac=90Vac~260Vac ，f工频=40~60Hz；PFC输出直流电压：Vin=385~400Vdc；双管正激输出电压范围：V out=32Vdc~36Vdc；额定输出电流：Iout=4.3A；额定输出功率：Pout=150W ；（4.3A，36V LED负载）整体效率：η=90% ；二、电路总框架图图1 带PFC的双管正激式LED驱动电源电路总框图三、PFC电路设计图2：UC3854BN PFC 电路原理图 3.1 PFC 性能指标：交流输入电压范围：Vac=90Vac~260Vac ， f 工频=40~60Hz ； PFC 输出直流电压：V0=385~400Vdc ； 额定输出功率：P0=240W ； 开关频率：fs=100kHz ； 效率：η=95% ； 功率因数：PF >0.95； 3.2 PFC 升压电感的选取电感在电路中有滤波、传递和储存能量的作用，其值与纹波电流和开关频率有关，如公式（1.2.1）所示。
IN S IN L s LU DT U DL I f I ==∆∆ （1.2.1） 式中D 为占空比，fs 为开关频率，Ts 为开关周期，Uin 为输入电流，△IL 为纹波电流。
①计算输入电流的最大峰值：(min)3.93pk IN I A === （1.2.2） ②计算电感电流允许的最大纹波电流△IL ，通常取线路电流最大峰值的20%，如公式（1.2.3）所示。
0.20.2 3.930.786L pk I I A ∆==⨯=（1.2.3）③计算电感电流出现最大峰值时的占空比， 如公式（1.2.4）所示。
(min)400900.68400o IN oU D U === （1.2.4）④综合以上公式可计算电感值，如公式（1.2.5）所示。
min)3900.681.1100100.786IN s LD L mH f I ⨯===∆⨯⨯（ （1.2.5）本设计实际取1mH 。
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。
正激式变换器(正激开关电源)的设计实例
正激式变换器(正激开关电源)的设计实例作为功率变压器的一个设计实例，下面我们将设计正激式变换器中的变压器。
显然，这种变压器也不是用于我们的buck变换器中。
现在，我们考虑设计要求：输入电压为直流48V(简便起见，不需要考虑进线电压的波动范围)，输出电压为5V，功率100W，开关频率为250kHz，基本电路图如图所示。
容易得到，输出电流为100W／5V=20A。
这个电流值是比较大的，为了减少绕组电阻，副边的线圈匝数应该尽量取小。
这意味着取变比(原边匝数除以副边匝数)的时候，副边最少匝数取为1。
我们来看看变比为整数时会出现什么问题。
1 匝数比=1：1匝数比=1：1，即原边与副边的匝数相等。
当开关导通时，48V输入电压全部加在变压器的原边。
同样，副边也得到48V的电压(忽略漏感)，并加于续流二极管两端。
实际上，具有低通态电压的肖特基功率二极管其最大阻断电压为45V左右。
48V的电路中，至少要采用电压为60V的器件，如果电压有过冲或者输入电压有波动，那么要求采用更高电压的器件。
二极管的反向阻断电压越高，其通态电压也越高，变换器的效率将会降低。
在低输出电压的变换器中，整流二极管的通态电压是一个常见的问题。
原因很明显：电感中的电流要么流过整流二极管，要么流过续流二极管，无论哪种情况，在二极管中总会产生一个大小为VfI的损耗。
二极管的损耗使变换器效率进一步下降。
这部分功率不在总功率V outI之中。
解决这个问题的唯一方法是采用同步整流器，但是其驱动非常复杂(同样的道理，当输出Vout降到3.3V，甚至更低时，必须使用同步整流器)。
不管怎么样，对于一个高效率的变换器而言，如果不采用同步整流器，1：1的变压器匝数变比不是一个很好的选择(对我们的例子而言)。
2 匝数比=2：1这时原边匝数是副边的2倍，所以加在原边的电压为48V，副边和二极管上的电压为24V，可以使用肖特基功率二极管。
正激式变换器占空比近似为DC=V out／Vsec=5V／24V=21％(忽略肖特基功率二极管的通态电压Vf)。
基于STC12的恒流开关电源的设计
基于 STC12的恒流开关电源的设计摘要本文是关于设计出一种STC12C5A60S2单片机发生47KHZ的PWM脉冲信号，经过驱动芯片IR2104控制MOS管，从而控制整个BUCK（降压式变换）电路。
单片机内部自带的10位ADC能通过电压电流检测电流实时反馈电流和电压数值，并由此调整输出的PWM的占空比，形成电流电压闭环控制系统。
按键能设置输出电流从0.2A到2A，以0.01A递增，输出最大10V，液晶实时显示输出电流与电压，电源设计时采用N+1的模式，正常情况下所有模块均参与工作，如设备出现故障，电源不会停止。
系统将自动减少电流运行并将故障单元退出，不影响生产。
同时所有模块单元通用化，只需备份少许模块单元即可自由更换故障模块，使维修更加简易化。
此外还可实现数字化控制，各模块单元均以微处理器为控制核心，主要利用软件程序实现自动均流等控制方案，控制灵活，精准度高，动态响应快，所用元件少，可靠性高。
【关键词】STC12 ；PWM ; IR2104 ; BUCK ;开关电源；1、设计背景及意义21世纪是信息化的时代，信息化的快速发展使得人们对于电子设备、产品的依赖性越来越大，而这些电子设备、产品都离不开电源。
开关电源相对于线性电源具有效率、体积、重量等方面的优势，尤其是高频开关电源正变得更轻，更小，效率更高，也更可靠，这使得高频开关电源成为了应用最广泛的电源。
从开关电源的组成来看，它主要由两部分组成：功率级和控制级。
功率级的主要任务是根据不同的应用场合及要求，选择不同的拓扑结构，同时兼顾半导体元件考虑设计成本；控制级的主要任务则是根据电路电信号选择合适的控制方式，目前的开关电源以PWM控制方式居多。
随着科学技术的不断进步，科学成果也有很大的进展，在开关电源方面的研究也是如此。
电力电子已经成为人们生活中必不可或缺的一部分，同时也是经济发展的命脉。
电力电子技术的发展导致电力开关器件的性能大幅提高，开关上限频率、功耗也都有了明显的改善。
正激式电源原理设计
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变压器复位电路
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变压器复位电路分析
上图中，若开关晶体管Tr1截至，则变压器Np绕组产生反 向电动势，二极管Dr导通，同时对Cr充电，Rr与Cr并联， Cr上的电荷被Rr消耗。
变压器实现复位的条件是Rr所消耗的功率等于变压器所储 存的能量，设Cr的电压为Vr，则： Vr=√（Rr×f/2Lp）×Vin×Ton
由于复位绕组N3的端电压被嵌位为输入电压Vin， 那么初级绕组Np产生复位电压Vr为： Vr=Np×Vin/Nr 只要减少复位绕组的匝数，即可使Vr上升，从 而在很短的时间tr内完成变压器复位。
由于MOS管和二极管的耐压条件有限，一般取 Vr=Vin，因此Np=Nr。
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正激式变压器的设计
正激式电源概述
一般DC/DC模块电源，功率级一般从几瓦到几 十瓦，输出电压从几伏至上百伏，对于几十瓦 的电源，一般以低压大电流为主，有5V/10A、 5V/6A、3.3V/8A等规格，效率一般在80％左右 （具体视输出电压大小可以按要求设计）。因 为模块电源要求MTBF（平均无故障时间） 1000000小时以上，所以要尽量避免使用电解电 容，最好使用陶瓷电容。陶瓷电容容量不大， 具有非常好的高频特性。此外，DC/DC模块电 源的厚度要求小于12.7mm，所以对变压器的要 求高，磁芯必须具有扁平的形状和在高频情况 下具有较小的损耗因子 。
最大导通时间： Tonmax=T×Dmax
这里的，对于正激式 ，Dmax：0.4~0.45较好，一般取0.42； 变压器的次级电压计算：
Voutmin=（Vout+VL+VD）×T/Ton Voutmin：次级最小输出电压，V；
Vout：输出电压，一般是给定值； VL：输出电感压降，=（Vinmin×Tonmax） ×104 /（Bmax×Ae）
带PFC功能的150W双管正激恒流源设计
带PFC功能的150W双管正激恒流源设计设计一个带PFC功能的150W双管正激恒流源涉及到以下几个关键问题：正激拓扑选择、功率因数校正技术、控制策略、保护功能等。
本文将详细介绍如何设计一个满足要求的带PFC功能的150W双管正激恒流源。
一、正激拓扑选择在设计150W双管正激恒流源时，可以选择LLC谐振变换器作为正激的拓扑结构。
LLC谐振变换器具有高效率、高密度、低EMI等优势，适合用于高功率应用，同时也能够实现PFC功能。
二、功率因数校正技术在正激拓扑中实现功率因数校正（Power Factor Correction, PFC）功能是非常关键的。
采用谐振变换器结构，主要通过控制输入电流时间谐振点，实现对输入电流的控制，从而提高功率因数。
三、控制策略控制策略是设计中的关键一环。
针对150W双管正激恒流源，可以引入一种基于周期延时的控制策略。
该控制策略主要包括参考电流的计算、比较器的设计以及PWM信号的生成等。
通过这种控制策略，可以有效地控制150W双管正激恒流源的输出，提高系统的稳定性和可靠性。
四、保护功能五、效率分析在设计完成之后，需要对系统的效率进行分析。
通过合理的设计和优化参数，将系统的效率提高到较高水平，实现能源的有效利用。
在整个设计过程中，需要注意一些关键参数的选择，例如输入电压范围、PWM控制频率、输出电压和电流的控制范围等。
同时，还需要注意系统输出的稳定性和可靠性。
通过以上的设计步骤和注意事项，可以实现一个满足要求的带PFC功能的150W双管正激恒流源。
设计出来的150W双管正激恒流源将具有高效率、稳定性和可靠性等特点，能够满足各种应用领域的需求。
基于正激式24V5A开关电源设计
题目基于正激式24V/5A开关电源设计学院名称指导教师职称班级学号学生姓名年月日毕业设计（论文）任务书学院：题目：基于正激式24V/5A开关电源设计起止时间：年月日至年月日学生姓名：专业班级：指导教师：教研室主任：院长：年月日毕业设计（论文）开题报告摘要:正激式开关电源因其结构和成本方面的优势在小功率电源领域有着不可替代的作用，是小功率供电电源的首选。
本论文从正激式开关电源的原理、整体结构设计、关键电路设计等方面进行了介绍。
在正激式开关电源的原理方面，介绍了几种基本电路和拓扑结构的选择；在整体结构设计方面，主要分析了开关电源的组成电路；在关键电路设计方面，进行了输入电路、变压器、控制电路和RCD吸收回路的设计；通过具体设计及仿真软件的验证，证明了设计的正确性，为后期的实际工程设计提供的指导意义。
关键词：正激式；开关电源；PWM；ABSTRACT : Widely used in the development of power electronic technology and smallelectronic devices, the low power demand increases gradually, forward switching power supply because of its structure and cost advantages in small power fieldplays an irreplaceable role, is a small power supply of choice. This design is asmall part of the energy storage inverter project, the purpose is to design aflyback switching power supply. This paper the principle, forwardswitching power supply circuit structure design, key design etc.. In the principle offlyback switching power supply, introduces several basic circuit and the selection of topology structure; in terms of overall structure design, mainly analyses thecircuit switching power supply; in the aspect of key circuit design, the design ofinput circuit, transformer, the control circuit and the RCD snubber circuit throughspecific design and simulation verification; the software, proved the correctness of the design, to provide for the practical engineering the design guide.Keywords: forward switching ;power supply; PWM;目录引言 (1)１设计概述 (2)1.1 基本概念 (2)1.1.1 开关电源 (2)1.1.2 正激式开关电源 (2)1.2 技术指标 (3)1.2.1 机械指标 (3)1.2.2 环境标准 (3)1.2.3 电气标准 (3)1.3 目前的研究现状 (4)1.3.1 目前存在的问题 (4)1.3.2 主要开关电源技术 (5)1.3.3 开关电源的技术发展 (5)2开关电源主要电路的设计 (7)2.1 主电路的组成 (7)2.2主电路 (8)2.2.1非隔离式 (8)2.2.2隔离式 (15)2.3主电路的设计 (22)2.3.1 桥式整流电路 (22)2.3.2正激电路 (25)2.3.3高频变压器的选取和计算 (26)2.3.4 MOSFET管的选取 (28)2.4 滤波电路 (30)2.5主电路原理图 (32)3 控制和反馈电路的设计 (34)3.3.1控制电路芯片 (34)3.2控制电路 (36)3.3反馈电路的设计 (36)3.3.1反馈器件的选取 (36)3.3.2反馈电路原理图 (38)3.4保护电路 (39)4部分电路仿真分析 (42)4.1 MATLAB简介 (42)4.2系统的仿真及结果分析 (42)4.2.1 整流电路仿真 (43)参考文献 (47)附录Ⅰ元器件清单 (49)附录Ⅱ电路原理总图 (50)引言电源向电子设备提供功率的装置。
正激式开关电源详解
完全相同，这里不再赘述。关于电压平均值输出滤波电路的详细工作原理，请参 看“1-2.串联式开关电源”部分中的“串联式开关电源电压滤波输出电路”内容。 正激式变压器开关电源有一个最大的缺点，就是在控制开关 K 关断的瞬间开关 电源变压器的初、次线圈绕组都会产生很高的反电动势，这个反电动势是由流过 变压器初线圈绕组的励磁电流存储的磁能量产生的。因此，在图 1-17 中，为了 防止在控制开关 K 关断瞬间产生反电动势击穿开关器件，在开关电源变压器中 增加一个反电动势能量吸收反馈线圈 N3 绕组，以及增加了一个削反峰二极管 D3。 反馈线圈 N3 绕组和削反峰二极管 D3 对于正激式变压器开关电源是十分必要的， 一方面，反馈线圈 N3 绕组产生的感应电动势通过二极管 D3 可以对反电动势进 行限幅，并把限幅能量返回给电源，对电源进行充电;另一方面，流过反馈线圈 N3 绕组中的电流产生的磁场可以使变压器的铁心退磁，使变压器铁心中的磁场 强度恢复到初始状态。 由于控制开关突然关断，流过变压器初级线圈的励磁电流突然为 0，此时，流过 反馈线圈 N3 绕组中的电流正好接替原来励磁电流的作用，使变压器铁心中的磁 感应强度由最大值 Bm 返回到剩磁所对应的磁感应强度 Br 位置，即：流过反馈 线圈 N3 绕组中电流是由最大值逐步变化到 0 的。由此可知，反馈线圈 N3 绕组 产生的感应电动势在对电源进行充电的同时，流过反馈线圈 N3 绕组中的电流也 在对变压器铁心进行退磁。
另外，流过正激式开关电源变压器的电流 i1 除了 i10 之外还有一个励磁电流，我 们把励磁电流记为∆i1。从图 1-18-c)中可以看出，∆i1 就是 i1 中随着时间线性增 长的部份，励磁电流∆i1 由下式给出：
∆i1 = Ui*t/L1 —— K 接通期间 (1-80)
WEDM脉冲电源恒流输出双管正激交错DCDC变换器设计.
WEDM脉冲电源恒流输出双管正激交错DC/DC变换器设计WEDM用脉冲电源的作用是把工频交流电流转换成一定频率的单向脉冲电流，供给电极放电间隙所需要的能量以蚀除金属。
本文提出的电流型电火花线切割加工电源前级电路恒流输出DC/DC变换器，其电路拓扑采用双管正激交错并联结构，故称为恒流输出双管正激交错并联DC/DC变换器。
其电压应力等于电源输入电压，通过两个二极管来构成励磁电流回路，使能量回馈至电源。
设计方案主电路结构如图１所示。
M1、M2、D1、D2构成一路双管正激电路，M3、M4、D3、D4构成另一路双管正激电路，D5、D6分别为两路双管正激电路的整流二极管，D7为续流二极管，L为输出滤波电感，C1、C2分别为输入、输出滤波电容。
DC/DC变换器设计的最中心工作就是设计高频变压器。
下面仅介绍高频脉冲变压器、输出滤波电感的设计，最后介绍计算输入电路、控制部分。
图１恒流输出双管正激交错并联DC/DC变换器1 高频脉冲变压器的设计①脉冲变压器原副边匝比N的确定为了满足在输入电压变化范围内都能够得到所要求的输出电流，高频变压器的变比应按输入电压最低，输出功率最大情况来选择。
此种情况下，变换器工作在最大占空比状态，且电源工作在放电周期里。
设单路前级变换器的开关频率为fs,开关周期T=1/fs,取最大占空比DMAX=0.45，则单路开关管最大导通时间为Tonmax=DmaxT。
②确定绕组线径60A/25V样机，流过副边的电流有效值为：(1)忽略电感电流脉动，变压器副边电流峰值为：Ismax=IL=60A。
原边电流幅值为：Ipmax=Ismax+Iμ。
其中，Ismax为副边电流峰值折算到原边所得的电流值。
Iμ为磁化电流，取Iμ=5%Ismax，则：(2)原边导线用铜芯标称直径0.6mm(面积为0.283mm2)的漆包线，7股并绕，则原边实际导线总面积为：Sμ1=7×0.283=1.981mm2副边用厚0.4mm、宽30mm的紫铜带绕制。
正激式开关电源设计
2 K RP Dmax （ －K RP＋1） 3
（5）
（6）
④选择合适的电流密度，然后计算线径 一次绕组导线的电流密度可选 4～6A/mm2。根据 J 值可计算出 一次绕组导线的线径： 4I RMS dP = （7） πJ
393
5. 计算二次绕组导线的线径 DPm ①二次侧峰值电流 ISP（A）
6.4 正激式开关电源高频变压器的设计
由于反激式开关电源中的高频变压器起到储能电感的作用， 因此反激式高频变压器类似于电感的设计， 但需注意防止磁饱和 的问题。 反激式在 20～100W 的小功率开关电源方面比较有优势， 因其电路简单，控制也比较容易。 而正激式开关电源中的高频变压器只起到传输能量的作用， 其高频变压器可按正常的变压器设计方法， 一般不需要考虑磁饱 和问题，但需考虑磁复位、同步整流等问题。正激式适合构成 50～250W 低压、大电流的开关电源。 这是二者的重要区别！
（11）
394
三、注意事项
1. 对于低压、 大电流的正激式开关电源， 可选择同步整流技 术。 2. 单端正激式开关电源的磁复位问题。 单端正激式 DC／DC 变换器的缺点是在功率管截止期间必须将高频变压器复位，以防 止变压器磁芯饱和，因此一般需要增加磁复位电路（亦称变压器 复位电路） 。 3. 设计推挽式、半桥/全桥输出式正激变换器时，不需考虑 磁复位问题。因其一次绕组中正负半周励磁电流大小相等，方向 相反，变压器磁心的磁通变化是对称的上下移动，磁通密度 B 的 最大变化范围为△B=2Bm，磁心中的直流分量能够抵消。
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正激式高频变压器设计要点：
一、设计步骤 计算总输出功率→用面积乘积（AP）法选择磁心→计算一 次绕组匝数→计算二次绕组匝数→计算线径等参数。 二、主要计算公式 （1）一次绕组匝数
正激式开关电源设计
正激式开关电源设计卢 灿(中国兵器工业第214研究所 蚌埠 233042)摘 要 正激式变换器具有外围电路简单、电压和电流应力小、抗过载能力强、不易饱和、易于集成等许多优点,是中小功率降压式隔离DC /DC 变换器最常使用的拓朴之一。
本文将对其拓朴原理、磁复位电路选择、变换器设计、反馈电路设计、滤波电路设计等几个方面对其进行详细的介绍。
关键词 正激变换器 磁复位 DLC Snubber1 引 言正激式开关电源变换器在中小功率隔离降压型DC /DC 电源模块中有着广泛的应用。
其主变压器只是作为传递能量和电压变换的作用,启动电流﹑输出纹波和所需要的滤波电容均较小。
在开关转换过程中不存储能量,少量的剩余能量,可以通过简单的复位电路设计,就可以保证其在大动态重负载下不会磁饱和,电路工作稳定。
由于其磁芯不需要开气隙,因而漏感较小,具有小的电压尖峰。
另外,其峰值电流也较小,传输能量大,相同的传输功率所需要的磁芯较小,易于集成。
2 工作原理图1 原理框图 如图1所示,变换器由输入滤波、高频变压器、开关控制、吸收和复位电路、输出整流滤波和隔离反馈等六部分组成。
高频变压器和开关控制组成变换器的主体,实现能量的储存和传递以及电压的变换。
隔离反馈控制电路根据输出电压和负载的变化,动态调整变换器开关管的占空比,使输出电压保持稳定。
吸收和输入滤波电路对变换器产生的浪涌电流和尖峰电压进行吸收,以保证电路正常工作和降低纹波对输入和输出的影响。
输出整流滤波电路完成变换器输出能量的存储和第25卷第4期2007年12月 集成电路通讯J ICH EN GD I ANLU TON GXUN Vol .25 No .4Dec .2007输出电压的整型,保证恒定的直流输出。
3 变换器原理如图2所示为变换器原理图,T R1为变压器, V in为输入电压,Vcc是辅助供电电源,CS为电流采样输入端。
D2和D3为整流二极管,其与输出滤波电感和电容一起组成整流滤波电路。
150W双管正激恒流源设计
150W 双管正激恒流源设计一、功能指标输入电压范围：V ac =100Vac ~260Vac ， f 工频=40~60Hz ； 输入直流电压：V in =140Vdc ~367Vdc ； 输出电压范围：V out =32Vdc ~36Vdc ； 输出电流：I out =4.3A ； 输出功率：P out =150W ； 效率：η=90% ；开关频率：f=100kHz ； 最大占空比：Dmax=0.48；最大导通时间：T on （max ）=4.8us 。
二、电路总框架图图1 双管正激式LED 驱动电路总框图Vvt1I ds1V ds1i Li VD3235图2连续模式双管正激电路开关管和二极管电压电流波形2.1工作原理根据LED照明负载特性，LED负载须采用恒流驱动方式，必须保证输出电流是恒定的直流。
基于双管正激变换器设计恒流源变换器。
市电经过EMI滤波之后，整流再滤波，得到直流电压作为变换器输入电压。
双管正激变换器如图1所示，基于以下假设：电路稳定工作，开关器件理想，换流过程电感电流不变化，相当于恒流源。
为了保证双管正激电路变压器正常复位，要求驱动脉冲占空比不超过0.5，双管正激两个开关管同时导通同时关断，在开通时变压器向副边传递能量，输出滤波储能电感电流按斜率上升；在开关管关断时，变压器开始复位，在复位过程，变压器不向副边传递能量，同时变压器漏感中的能量由原边两个反向的钳位二极管回馈到输入电压，开关管承受的电压为Vin。
复位结束后，开关管承受的电压为1/2Vin。
双管正激变换器两个开关管VT1和VT2串接于变压器初级绕组的两端，电路工作时两个开关管同时导通同时关断。
当开关管导通时，变压器初级和次级同名端都为正，变压器向副边和负载传递能量。
当开关管都关断时，储存于励磁电感上的电流使得初级绕组极性反转。
D1将Np异名端钳位至输入直流电压，D2将Np同名端钳位至地电位。
漏感尖峰被钳位，使得每个开关管承受的最大电压不超过Vdc，这是双管正激电路的一大优势。
正激式开关电源的设计讲解
7-3正激式开关电源的设计中山市技师学院曷中海由于反激式开关电源中的开关变压器起到储能电感的作用，因此反激式开关变压器类似于电感的设计，但需注意防止磁饱和的问题。
反激式在20〜100W的小功率开关电源方面比较有优势，因其电路简单，控制也比较容易。
而正激式开关电源中的高频变压器只起到传输能量的作用，其开关变压器可按正常的变压器设计方法，但需考虑磁复位、同步整流等问题。
正激式适合50〜250W之低压、大电流的开关电源。
这是二者的重要区别！7.3.1技术指标正激式开关电源的技术指标见表7-7所示。
7.3.2工作频率的确定工作频率对电源体积以及特性影响很大，必须很好选择。
工作频率高时，开关变压器和输出滤波器可小型化，过渡响应速度快。
但主开关元件的热损耗增大、噪声大，而且集成控制器、主开关元件、输出二极管、输出电容及变压器的磁芯、还有电路设计等受到限制。
这里基本工作频率f o选200kHz，则1 1T = 一 = ---------- 3 =5(isf0 200 "O3式中，T为周期，f0为基本工作频率。
7.3.3最大导通时间的确定对于正向激励开关电源，D选为40%〜45%较为适宜。
最大导通时间t O N m ax为t oNmax=T D max ( 7-24)D max是设计电路时的一个重要参数，它对主开关元件、输出二极管的耐压与输出保持时间、变压器以及和输出滤波器的大小、转换效率等都有很大影响。
此处，选D max =45%。
由式(7-24),则有电压V O更小。
图7-26 “等积变形”示意图根据式（7-25）,次级最低输出电压V2min为V2 minV O V L V F Tt oN max0.5 5=I4V 2.25式中，V F取0.5V （肖特基二极管），V L取0.3V。
2•变压器匝比的计算正激式开关电源中的开关变压器只起到传输能量|的作用，是真正意义上的变压器, 绕组的匝比N为V2根据交流输入电压的变动范围160V〜235V，则V I =200V〜350V, V|min=200V ,N =V|min= 200~ 14.3V2 min 14把式（7-25）、（7-25）整合，则变压器的匝比N为V im in D maxN =V O V L V F7.3.5变压器次级输出电压的计算变压器初级的匝数N!与最大工作磁通密度B m （高斯）之间的关系为max V|minB m S 104初、次级(7-26)所以有(7-27)(7-28)式中，S为磁芯的有效截面积（mm2）, B m为最大工作磁通密度。
深度解析开关电源“正激”与“反激”的工作原理与区别
深度解析开关电源“正激”与“反激”的工作原理与区别
反激式：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。
“反激”指的是在开关管接通的情况下，当输入为高电平时输出线路中串联的电感为放电状态；相反，在开关管断开的情况下，当输入为高电平时输出线路中的串联的电感为充电状态。
工作原理：变压器的一次和二次绕组的极性相反，这大概也是Flyback名字的由来： a.当开关管导通时，变压器原边电感电流开始上升，此时由于次级同名端的关系，输出二极管截止，变压器储存能量，负载由输出电容提供能量。
b.当开关管截止时，变压器原边电感感应电压反向，此时输出二极管导通，变压器中的能量经由输出二极管向负载供电，同时对电容充电，补充刚刚损失的能量。
反激电路的演变：可以看作是隔离的Buck/Boost 电路:
在反激电路中，输出变压器T除了实现电隔离和电压匹配之外，还有储存能量的作用，前者是变压器的属性，后者是电感的属性，因此有人称其为电感变压器，有时我也叫他异步电感。
正激电源
正激式变压器开关电源输出电压的瞬态控制特性和输出电压负载特性，相对来说比较好，因此，工作比较稳定，输出电压不容易产生抖动，在一些对输出电压参数要求比较高的场合，经常使用。
所谓正激式变压器开关电源，是指当变压器的初级线圈正在被直流电压激励时，变压器的次级线圈正好有功率输出。
单端正激式：。
带PFC功能的150W双管正激恒流源设计
带PFC功能的150W双管正激恒流源设计为了设计一个带有PFC功能的150W双管正激恒流源，我们首先需要了解以下几个关键概念和要求：1. PFC（Power Factor Correction，功率因数校正）：功率因数是指交流电路中的有功功率与视在功率之比，用于衡量交流电路的效率。
PFC功能的目的是使功率因数尽可能接近1，从而提高电路的效率。
2.正激恒流源：正激恒流源是一种能够输出恒定直流电流的电源，通常用于驱动LED灯等负载。
在设计过程中，需要考虑如何控制输出电流，并保持其稳定性。
在设计带PFC功能的150W双管正激恒流源时，以下是一种可能的设计方案：1.输入滤波：由于正激电路较为复杂，需要稳定的输入电源。
因此，我们可以在输入端添加一个滤波电路，以减少输入电源的噪声和干扰。
2. PFC控制电路：在设计过程中，需要引入一个PFC控制电路。
PFC 控制电路的功能是调整电源输入端的电流波形，使其尽可能接近正弦波，并以最大化的功率因数与输入电压同步。
常见的PFC控制电路有Boost型PFC和Buck/Boost型PFC。
3.双管正激控制电路：选择合适的双管正激控制电路以实现恒流源的控制。
这可能包括可编程控制电路、反馈回路和复合电路等元件。
根据需求，这个控制电路还需要能够感知输出电流，以实现恒流源的稳定输出。
4.输出滤波器：为了减少输出端的纹波电压和电流，需要添加一个输出滤波器。
输出滤波器的类型取决于负载的特性和要求，可以是L型滤波器、LC型滤波器或者LCR型滤波器。
5.保护电路：为了保护电路和负载，可能需要添加一些保护电路，如过流保护、过压保护和过温保护等。
6.控制和调节：为了实现对正激恒流源的控制和调节，可能需要添加一些控制器和调节器，如电流调节器和电源管理系统等。
总之，设计一个带PFC功能的150W双管正激恒流源需要考虑电源输入端的PFC控制电路、双管正激控制电路、输出滤波器、保护电路以及控制和调节等方面。
正激式开关电源设计
正激式开关电源设计摘要开关电源类型繁多，而正激式开关电源是其中受到广泛运用于众多领域，因为其电路简单，易于集成，且不容易饱和与适合多路输出等突出特点。
所以在本论文中使用的主电路是单端正激式变换器，其是由变压器、开关管组成，用来对电能进行处理。
本论文也对由芯片UC3842组成的结构电路进行分析说明，并且其还要控制MOS管的导通截止，由稳压器供给启动电压，反馈电路中TL431与PC817为主要部分，电容首要会进行整流滤波对干扰等有清除作用，易于系统的稳定，从而完成本设计。
关键词：开关电源；正激式；TL431；UC3842一、绪论在能源的应用领域中，会伴随着人类的发展衍生出愈来愈多的相关的分支，这自然是因为电源的技术不断发展，这就导致了半导体技术、软件技术、控制技术等都会实验运用与开关电源，这会使得人类的电源技术提升到一个不可思议的阶段，在这个阶段里高效率、频率等性能都会提上一大截。
在众多数量的领域之中，军事、工业、运输、网络、建筑业等等都已经在大范围地应用这些新奇的电源技术，而这些技术也大大的促进的这些领域的发展。
电源技术承担关键的角色与大多数领域之中。
正如电网供电的系统等，是需要其可靠、安全、经济。
正激式变换器历史不算悠长，但自从其出现之始，迅速地占有了市场的过半数。
虽然其历史并不长，但是有关拓扑等已被研发者们重新地进行改进抑或是尝试新发展无数次了。
正激式变换器与其他变换器相比长处很多，比如简单的电路拓扑、低损耗的同时又具备高效率，对于输出大电流输出功率不会受到变压器等因素干扰，这也是正激式变换器能够占据市场的优势。
二、主电路的设计与元器件的选择输入交流电压经过不控整流桥（D1、D2、D3、D4）和稳压电路（C1、C2）产生直流电压。
在工作频率的正半周中，二极管D1、D4被接通，二极管D2、D3被关断，这时，二极管D2、D3受到与输出工作频率的电压相同的输入工作频率，而二极管D2、D3在输出工作频率的负半循环中被接通，并且二极管D1、D4被关断，这时，二极管D1、D4所受到的是输入工作频率的压力，并且所述电容器C1、C2也接受所述的输入工作频率电压。
正激式开关电源的设计
7-3 正激式开关电源的设计中山市技师学院 葛中海由于反激式开关电源中的开关变压器起到储能电感的作用，因此反激式开关变压器类似于电感的设计，但需注意防止磁饱和的问题。
反激式在20～100W 的小功率开关电源方面比较有优势，因其电路简单，控制也比较容易。
而正激式开关电源中的高频变压器只起到传输能量的作用，其开关变压器可按正常的变压器设计方法，但需考虑磁复位、同步整流等问题。
正激式适合50～250W 之低压、大电流的开关电源。
这是二者的重要区别！7.3.1 技术指标正激式开关电源的技术指标见表7-7所示。
表7-7 正激式开关电源的技术指标7.3.2 工作频率的确定工作频率对电源体积以及特性影响很大，必须很好选择。
工作频率高时，开关变压器和输出滤波器可小型化，过渡响应速度快。
但主开关元件的热损耗增大、噪声大，而且集成控制器、主开关元件、输出二极管、输出电容及变压器的磁芯、还有电路设计等受到限制。
这里基本工作频率0f 选200kHz ，则301020011⨯==f T =5μs 式中，T 为周期，0f 为基本工作频率。
7.3.3 最大导通时间的确定对于正向激励开关电源，D 选为40%～45%较为适宜。
最大导通时间max ON t 为max ON t =T ⨯max D （7-24）max D 是设计电路时的一个重要参数，它对主开关元件、输出二极管的耐压与输出保持时间、变压器以及和输出滤波器的大小、转换效率等都有很大影响。
此处，选max D =45%。
由式（7-24），则有max ON t =5μs ⨯0.45=2.25μs正向激励开关电源的基本电路结构如图7-25所示。
图7-25 正向激励开关电源的基本电路结构7.3.4 变压器匝比的计算1．次级输出电压的计算如图7-26所示，次级电压2V 与电压O V +F V +L V 的关系可以这样理解：正脉冲电压2V 与ON t 包围的矩形“等积变形”为整个周期T 的矩形，则矩形的“纵向的高”就是O V +F V +L V ，即()ON F L O t TV V V V ⨯++=2 （7-25）式中，F V 是输出二极管的导通压降，L V 是包含输出扼流圈2L 的次级绕组接线压降。
正激式电源原理设计
正激式电源原理设计设计一个正激式电源，需要考虑以下几个主要原理和步骤：1.电源的基本原理：2.输入变压器：3.整流电路：将输入变压器输出的交流电转换为直流电。
常见的整流电路有单相全波整流电路和三相桥式整流电路。
单相全波整流电路由四个二极管和一个电容组成，它的作用是将交流电的负半周转换为正半周。
4.滤波电路：在整流电路输出的直流电上添加滤波电路，以去除由于整流引起的脉动，使直流电更加平稳。
常见的滤波电路有电容滤波和电感滤波。
电容滤波电路通过将电容并联在负载处实现，它的作用是平滑直流电压。
5.稳压电路：稳压电路用于保持输出电压的稳定，以适应负载的变化和输入电源的波动。
常用的稳压电路有线性稳压电路和开关稳压电路。
线性稳压电路通过调整输出电压和输入电压之间的差值来实现稳压，它的主要原理是将多余的能量通过晶体管或稳压管耗散掉。
开关稳压电路则通过开关电源的快速开关和调节器的反馈控制来实现稳压。
6.保护电路：为了确保电源安全稳定地工作，需要加入过流、过压、过载和短路保护电路。
过流保护电路通过感应电流大小来实现对电源的保护，过压保护电路通过感应电压大小来实现对电源的保护，过载保护电路通过感应负载电流大小来实现对电源的保护，短路保护电路通过感应负载电阻变化来实现对电源的保护。
7.PCB设计：在设计正激式电源时，需要进行电路板(PCB)的设计。
PCB设计主要包括指定元器件的位置、连接线路的布局、地线和电源线的布线、电源和负载的连接等。
总结起来，正激式电源的原理设计包括输入变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路和保护电路。
同时需要进行PCB设计，将电路组装在电路板上，保证电源的稳定和安全工作。
以上是正激式电源原理设计的主要步骤和内容，通过合理设计和布局，我们可以得到一个高效、稳定、安全的正激式电源。
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I Cfms
I L 2 0.58 A 2 3 2 3
<2.9A,说明电容合适
目录
3、滤波器电阻设计
要想不是输出扼流圈的电流中断而直接使用时，可以假设电阻值为
Rd
2 U O 2 15 Rd 15 I L 2
则假设电阻
Rd
电耗为
Wrd
2
Wrd
Uo Rd
U 2min ton max 38.6 2.1 N2 3.7 Bm S 0.2 111
因而次级N2 = 4，式中Bm为磁心的磁通密度（T）；S为磁心的有效截面积 （mm2）。初级线圈的匝数则是
N2 4 N1 21 N 0.193
确定 。次级线圈所需要的电压U2min一定要充分，因此要进行ton max的修 正计算。 目录
152 15 W 15
设计步骤
目录
复位电路计算
复位电路如图所示。开关功率管VT1接通时，变压器T1的磁通增加，磁能被 储存到T1，当VT1截止时，即放出这种受激磁的磁能下图复位线圈到T1上 以在VT1截止时通过VD1把磁能反馈到输入。
目录
N3 28
则磁复位串接在N3的中二极管VD1承受最大电压为
工作原理：固定式集成稳压器工作在正常状态，在输出2和公共端3之间接一电 位器RW，从而形成一固定恒流源。调节RW，可以改变电流的大小，其输出 电流为
U OUT IO RW
Iq
目录
式中Iq为MC7815的静电流，小于10mA。当RW较小即输出电流较大时，可以忽 略Iq。当电路中电压或者是负载发生变化时，MC7815用改变自身压差来维持通 过负载的电流不变的。 设RW=1~15 时，那么它输出恒定电流变化范围
恒流开关电源设计
1、电源技术要求 2、设计步骤 3、变压器设计 4、输出滤波器设计 5、复位电路计算 6、功率开关管选择 7、输出二极管选择 8、恒流输出电路设计 9、缓冲吸收电路设计 10、控制电路设计 11、PCB板布线 12、电路仿真
电源技术要求
选用单端正激式开关电源拓扑图如下，因为它是一种小型、经济，也是开关电源应 用较多一种，并且它功率输出在50～200W是最合适的[2]。设计技术要求如下： 输入电压：交流220V±10% 纹波电压UP：0.5V 输出电压UO：15V 输出波动电流IP：±0.1A 输出电流IO：10A 占空比：D max＝0.42
目录
由此可见，需要11.86μ H，10A的扼流圈。
2、输出滤波电容的确定
输出电容器的选定取决于输出脉动电压控制在多少毫伏。输出脉动电压 虽 要根据 和输出电容器的等效串联电阻 确定，但一般规定为输出电压的 0.3%～0.5%范围。
0.3 ~ 0.5 U O 0.3 ~ 0.5 15 U 45 ~ 75 100 100
N3 28 UVD1 1 Vin max 1 220 1.1 2 795 V 21 N1
那么选择VD1额定电压为800V，这样基本符合要求的。
目录
功率开关管选择
右图为MOSFET型功率开关管，它主要具有驱动功率小， 器件功率容量大；第二个显著特点是开关速度快，工作 频率高，另外他的热稳定性优于GTR等优点，也是目前 开关变换器广泛应用的开关器件。 根据单端正激式变换器计开关管VT1承受最大电压公式 得:
U 2min U f U o max L
L为输出扼流圈的电感（μ H）； 为输出电流的10%~30%。则有
I IO 0.2 10 0.2 2 A
电感L值为：
L
U 2min U f Uo max I
ton max
38.6 15.5 0.5 2.1 11.86 H 2
目录
下图是恒流电源常用电路，其中采样电阻RS串联在功率回路里，作为回路电流的 采样元件。它把回路电流转换成电压信号，并与基准电压Uref在放大器中进行比 较放大，然后将其送至调整管VT的基极，驱动调整管VT对输出电流IO变化进行补 偿校正。就可以实现恒流输出的。
目录
2、恒流输出Байду номын сангаас算
恒流输出电路是采用集成稳压器构成的开关恒流源电路构成如下图所示。 MC7815为三端固定式集成稳压器，RL为LED二极管负载电阻，RW为可调电阻 器。
型号
最大承受 最大电 最大功率 电压VDS 流ID（A） 损耗PD （V） （W） 700 800 800 800 800 800 800 800 10 3 3 5 5 5 7 8 80 100 75 45 100 125 150 85
封装型号
导通最大电阻值RDS（ON） 典型值 Typ 0.72 3.0 3.0 1.9 1.9 1.9 1.3 1.0 最大值 Max 1.0 3.6 3.6 2.2 2.2 2.2 1.7 1.2 正向降VGS （V） 10 10 10 10 10 10 10 10 正向电流ID （A） 5 1.5 1.5 3.0 3.0 3.0 3.5 4.0
流过它方向电流Ir一般看作与IO大致相同的，即 Ir=Io=10A.. 可选择低损耗二极管MBR1545 作为续流二极管它参数为，Uds=45V, IO=15A,trr＜1.0ns.
目录
恒流输出电路设计
1、恒流输出原理
任何电源要实现恒流功能，均需对电源的输出电流进行检测取样，与电流设置值即 参考值进行比较，经负反馈放大调节（P、PI、PID）。线性串联稳压是调节调整管 的压降，而开关电源是调节变换器的脉宽（或占空比），维持输出电流的恒定。 下图是恒流控制反馈系统图。图中Iref是电流设置基准；CR是电流PI调节；Kfi是电 流取样反馈系数；RS、Ro是电流取样电阻和负载电阻。该系统采用是电流模式控 制，可以检测变换器输出电流，适当地选取反馈系数Kfi, 通过P（比例）、PI（比例 积分）、PID（比例积分微分器）实现恒流控制。在反馈系数不变情况下，也可以 通过改变电压或电流实现恒流值控制。
目录
UL是输出扼流圈在内次级线圈的电压降，Uf是输出二极管的正向电压。 最低的次级电压U2min为：
U 2 min
U
O max
设
U L max 0.2V ,U f 0.5V (设定肖特基二极管)，则
U 2min
15.5 0.2 0.5 5 38.6V 2.1
器元件，电容器的端电 压不能突变，当 MOSFET功率开关管关 断是形成尖峰电压脉冲 能量转移到电容器中储 存，然后电容器的储能 通过电阻消耗或返回电 源，起到缓冲吸收电压 尖端作用。而输出二极 管两端产生的反向浪涌 电压同时也受到限制， 这样因此反向浪涌电流 就会随之而减少，以及 减少损耗和可能出现振 荡
设计步骤
目录
输出滤波器设计
在开关电源中带磁心的电感器，一般采用电感线圈Lf 与输出滤波电 容器Cf 构成的“L”型滤波器如下图。电感线圈对高频成分呈现很 高的感抗，而电容对高频成分呈现很小容抗，已达到在电路中抑制 纹波和平滑直流的作用。
目录
1、输出扼流圈的电感值设计
计算流入输出扼流圈电流
I
红 色 框 内 是 缓 冲 电 路
U out IO 1 ~ 15 A RW
因此可以实现10A恒流输出的。
目录
缓冲吸收电路设计
在开关电源中，由于变压器的漏感、布线的引线电感存在、开关管在关断瞬间会 产生很高的电压尖峰脉冲。整流快速恢复二极管由于存在存储效应，反向恢复过程 中也会出现很高的反向恢复的碾压尖峰脉冲。这些过电压尖峰脉冲的出现不但危及 功率器件的工作安全性，而且形成很强的电磁干扰噪声。为此必须在功率器件两端 设计尖峰电压缓冲吸收电路。缓冲电路图如下 从缓冲电路中均有电容
又因
mV
U I RSE
RSE U f I L 45 ~ 75 22.5 ~ 37.5 m 2
就是在200HKz范围内，需要 值在37.5m 以下电容器的。所以可以选择 20V，8200 H，则 为31m ,容许脉动电流为2.9Ams. 流向电容器的纹波电流为
ton max
U
o max
U L max U f T U 2 min
15.5 0.5 0.2 5 2.10 38.6
则有，
Dmax
ton max 2.10 0.42 T 5
Dmax修正结果为0.42,仍然在0.4～0.45范围内，可以继续使用以下计算。
设计步骤
2SK34532 2SK2603 2SK2883 2SK2605 2SK2884 2SK2604 2SK2746 2SK2606
TO-3P(N)IS TO-220AB TO-220FL/SM TO-220() TO-220FL/SM TO-3P(N) TO-3P(N) TO-3P(N)IS
2SK2607
2SK3301 2SK2845 2SK2733 2SK2718
800
900 900 900 900
9
1 1 1 2.5
150
20 40 60 40
TO-3P(N)
PW-MOLD DP TO-220AB TO-220()
1.0
1.5 8.0 8.0 5.6
1.2
2.0 9.0 9.0 6.4
10
10 10 10 10
目录
可以选择肖特基二极管IN5825,最大承受电压UDS 40V,额定电流为15A.,trr＜1.0ns
2、续流二极管VD2选择
续流二极管VD2上的反向电压UVD2与输出变压器次级电压的最大值是 相同的。根据单端正激式变换器公式得:
UVD 2
N2 4 U in max 220 42 V N1 21