单端反激开关电源原理与设计.pdf
单端反激开关电源
12V/5A单端反激开关电源摘要：本文介绍一种以UC3842作为控制核心，根据UC3842的应用特点，设计了一种基于该电流型PWM控制芯片、实现输出电压可调的开关稳压电源电路。
开关电源是利用现代电子技术，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）和MOSFET构成。
开关电源和线性电源相比，二者的成本都随着输出功率的增加而增长，但二者增长速率各异。
开关电源比普通的线性电源效率高，开关电源的发展与应用在节约能源、节约资源及保护环境方面都具有重要的意义。
关键字：开关电源、UC3842、PWM0：引言开关电源自20世纪90年代问世以来，便显示出强大的生命力，并且以其优良特性倍受人们的青睐。
随着电源技术的飞速发展，高效率的开关电源已经得到越来越广泛的应用。
而直流高频开关电源依靠它的高精度、低纹波及高效率等优越性能，正在逐步取代传统的线性电源。
同时，高频开关电源系统的高速响应性能、输出短路电流限制及稳压和稳流等优点也使其负载的使用寿命大大增加。
随着新型电力电子器件和适于更高开关频率的电路拓扑的不断出现，现代电源技术将在实际需要的推动下快速发展。
特别是在高新技术领域的应用，开关电源推动了高新技术产品的小型化、轻便化。
另外开关电源的发展与应用在节约能源、节约资源及保护环境方面都具有重要的意义。
1：开关电源的概述1.1:开关电源的含义：一般地，开关电源大致由输入电路、变换器、控制电路、输出电路四个主体组成。
开关电源是开关稳压电源的简称，它是一种用脉宽调制(PWM)驱动功率半导体器件作为开关元件，通过周期性通断开关，控制开关元件的占空比来调整输出电压。
它与线性稳压电源（AC-DC 电源）相比，其工作频率为20 kHz-500KHz，效率可达65%-70%，而线性电源的效率只有30％-40％，因而它比线性稳压电源更节能。
1.2：开关电源的现状：电源是各种电气设备补个或缺的组成部分，其性能优越直接关系到电子设备的技术指标级能否安全可靠的工作。
开关电源原理与设计pdf
开关电源原理与设计pdf
开关电源原理与设计 pdf，是一本介绍开关电源基本原理和设计
技术的电子书。
开关电源是一种高效、稳定、可靠的电源，广泛应用
于各种电子设备和系统中。
本书从理论和实践两个方面深入介绍了开
关电源的设计和应用。
本书首先介绍了电源基本原理，包括直流电源、交流电源、稳压
电源和调节电源等。
然后详细介绍了开关电源的原理和结构，包括开
关电源的工作原理、PWM调制原理、开关管驱动电路、控制电路和输出滤波电路等，为读者了解开关电源提供了全面深入的基础知识。
本书还介绍了开关电源设计的关键技术，包括电源开关管的选型、电感和电容的设计、输出滤波电路的设计、保护电路的设计等。
通过
实例分析和仿真实验，深入研究了各种开关电源的应用，如DC-DC变
换器、AC-DC变换器和DC-AC逆变器等，具有极高的实用价值和指导意义。
在本书的编写过程中，作者精心设计了许多实例，为读者提供了
大量的实战经验。
此外，作者还提供了许多实用工具和软件，如开关
电源计算器和仿真软件等，方便读者进行实验和研究。
本书涵盖了开关电源的各个方面，从基础理论到具体设计都进行
了全面介绍，可供电子技术工程师、电力工程师、研究人员和学生参
考使用。
本书的阅读水平较高，需要读者具备一定的电子基础知识和
实践能力。
但是，无论是初学者还是专业人士，都能从中获取到丰富和有益的知识，为电子设备和系统的开发和设计提供有力的支持。
(完整版)单端反激式开关电源的设计..
《电力电子技术》课程设计报告题目：单端反激式开关电源的设计学院：信息与控制工程学院一、课程设计目的（1）熟悉Power MosFET的使用；（2）熟悉磁性材料、磁性元件及其在电力电子电路中的使用；（3）增强设计、制作和调试电力电子电路的能力；二、课程设计的要求与内容本课程设计要求根据所提供的元器件设计并制作一个小功率的反激式开关电源。
我设计的是一个输入190V，输出9V/1.1A的反激式开关电源，要求画出必要的设计电路图，进行必要的电路参数计算,完成电路的焊接任务。
有条件的可以用protel99 SE进行PCB电路板的印制。
三、设计原理1、开关型稳压电源的电路结构（1）按驱动方式分，有自激式和他激式。
（2）按DC/DC变换器的工作方式分：①单端正激式和反激式、推挽式、半桥式、全桥式等；②降压型、升压型和升降压型等。
（3）按电路组成分，有谐振型和非谐振型。
（4）按控制方式分：①脉冲宽度调制(PWM)式；②脉冲频率调制(PFM)式；③PWM与PFM混合式。
DC/DC变换器用于开关电源时，很多情况下要求输入与输出间进行电隔离。
这时必须采用变压器进行隔离，称为隔离变换器。
这类变换器把直流电压或电流变换为高频方波电压或电流，经变压器升压或降压后，再经整流平滑滤波变为直流电压或电流。
因此，这类变换器又称为逆变整流型变换器。
DC/DC变换器有5种基本类型：单端正激式、单端反激式、推挽式、半桥式和全桥式转换器。
下面重点分析隔离式单端反激转换电路，电路结构图如图1所示。
图1 电路结构图电路工作过程如下：当M1导通时，它在变压器初级电感线圈中存储能量，与变压器次级相连的二极管VD处于反偏压状态，所以二极管VD截止，在变压器次级无电流流过，即没有能量传递给负载；当M1截止时，变压器次级电感线圈中的电压极性反转，使VD导通，给输出电容C充电，同时负载R上也有电流I 流过。
M1导通与截止的等效拓扑如图2所示。
图2 M1导通与截止的等效拓扑2、反激变换器工作原理基本反激变换器如图3所示。
单端反激式开关电源设计UC3842
基于UC3842的开关电源设计摘要电源是实现电能变换和功率传递的主要设备。
在信息时代，农业、能源、交通运输、通信等领域迅猛发展，对电影产业提出个更多、更高的要求，如节能、节材、减重、环保、安全、可靠等。
这就迫使电源工作者不断的探索寻求各种乡关技术，做出最好的电源产品，以满足各行各业的要求。
开关电源是一种新型的电源设备，较之于传统的线性电源，其技术含量高、耗能低、使用方便，并取得了较好的经济效益。
UC3842是一种性能优良的电流控制型脉宽调制器。
假如由于某种原因使输出电压升高时，脉宽调制器就会改变驱动信号的脉冲宽度，亦即占空比D，使斩波后的平均值电压下降，从而达到稳压目的，反之亦然。
UC3842可以直接驱动MOS管、IGBT等，适合于制作20～80W小功率开关电源。
由于器件设计巧妙，由主电源电压直接启动，构成电路所需元件少，非常符合电路设计中“简洁至上”的原则。
设计思路，并附有详细的电路图。
关键词：开关电源，uc3842，脉宽调制，功率，IGBT前言 (1)第1章开关电源的简介 (2)1.1 开关电源概述 (2)1.1.1 开关电源的工作原理 (2)1.1.2 开关电源的组成 (3)1.1.3 开关电源的特点 (4)1.2 开关器件 (4)1.2.1开关器件的特征 (4)1.2.2器件TL431. (5)1.2.3电力二极管 (5)1.2.4光耦PC817 (6)1.2.5电力场效应晶体管MOSFET (7)第2章主要开关变换电路 (8)2.1 滤波电路 (8)2.2 反馈电路 (8)2.2.1电流反馈电路 (8)2.2.2电压反馈电路 (9)2.3电压保护电路 (9)第3章UC3842 .................................................. 错误!未定义书签。
3.1 UC3842简介 (10)3.1.1 UC3842的引脚及其功能 (11)3.1.2 UC3842的内部结构 (11)3.1.3 UC3842的使用特点 (13)3.2 UC3842的典型应用电路 (14)3.2.1反激式开关电源 (14)3.2.2 UC3842控制的同步整流电路 (15)3.2.3升压型开关电源 (17)第4章利用UC3842设计小功率电源 (18)4.1 电源设计指标 (18)4.1.1元件的选择 (19)4.1.2电路结构的选择 (20)4.2 启动电路 (21)4.3 PWM脉冲控制驱动电路 (22)4.4 直流输出与反馈电路 (23)4.5 总体电路图分析 (24)结论 (24)参考文献 ............................................................. 错误!未定义书签。
单端自激式反激型开关电源的启动电路_开关电源原理与应用设计_[共4页]
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第2章 单端式开关电源实际电路
163║
图2-15 给功率开关变压器铁芯增加气隙的结构图（续）
6．功率开关变压器初级绕组匝数N p 的计算
功率开关变压器铁芯气隙的宽度L g 计算出来以后，
可以利用下式计算功率开关变压器初级绕组匝数N p ：
4
max g p p 100.4πB L N I ⨯= （2-41）
将式（2-39）代入上式中，还可以得到功率开关变压器初级绕组匝数N p 的另外一个计算公式为
()4
p p p e max 10L I N A B ⨯= （2-42）
采用式（2-41）和式（2-42）都可以计算出功率开关变压器初级绕组的匝数N p ，结果是相同的。
因此，在设计实际应用电路时可根据已知条件进行灵活运用。
7．功率开关变压器次级绕组匝数N s 的计算
对于单端式反激型开关电源电路来说，一般功率开关变压器的次级绕组不只一组，有几路输出电压就有几组次级绕组，而每一组次级绕组的匝数N s 可由下式来计算：
()()
p o1d max s1i min max 1N U V D N U D +-= （2-43）
式中i min i 1.420U U =-，单位为V ；V d 为输出快速整流二极管的正向压降，单位为V ；U o1为第一路直流输出电压，单位为V 。
2.3.4 单端自激式反激型开关电源的启动电路
在开关电源电路的设计和调试中，单端自激式反激型开关电源中的启动电路常常被人们所忽视，这样就导致了设计出来的开关电源电路在实际调试或实际工作中常常出现不能起振或工作不可靠的问题。
因此，在这里我们将对单端自激式反激型开关电源中的启动电路进行较详细的分析。
单端反激式开关电源研究与设计
单端反激式开关电源研究与设计
1 引言
反激式(Flyback)电路拓扑是最基本的功率变换电路结构之一。
因结构简单、元器件数量少和设计方便等优点而广泛应用于电视机、DVD 和充电器等小功率电器的电源中。
反激变换器工作原理与Boost 电路相似，可以看作隔离式Boost 电路，在开关管导通时变压器原边电感储能，关断时能量经副边整流输出传递
给负载。
2 Flyback 拓扑介绍
2.1 连续导电模式
连续模式(CCM)下，在下一次开关导通时，变压器副边电流尚未降低到零，
变压器总有一个绕组是有电流流过的，其原边电流Ip 和副边电流Is 如图1 所示。
由于二次电流维持时间长，在传递相同功率条件下，尖峰电流约为断续模
式的一半。
连续导电模式的缺点是控制环有一个右半平面零点，使闭环补偿困难。
图1 连续模式变压器原副边电流波形
2.2 断续导电模式
断续模式(DCM)是变压器能量完全传递的工作模式，这样原副边有更大的尖
峰电流，理想状况下电流波形如图2 所示。
开关管开通时，电流已经降到零，因此开关管实现零电流导通，减少了开通损耗。
开关管导通时没有二极管反向
恢复问题，而且由于没有右半平面零点，控制环路的设计更加容易，也不需要
斜率补偿。
与连续工作模式相比，DCM 模式在低功率应用场合更加普遍。
一步一步精通单端反激式开关电源设计
一步一步精通单端反激式开关电源设计目录■系统应用需求 (3)■步骤1_确定应用需求 (3)■步骤2_根据应用需求选择反馈电路和偏置电压VB (4)■步骤3_确定最小和最大直流输入电压VMIN和VMAX，并基于输入电压和PO选择输入存储电容CIN的容量 (6)3.1、选择输入存储电容CIN的容量 (6)3.2、确定最小和最大直流输入电压VMIN和VMAX (8)■步骤4_输入整流桥的选择 (9)■步骤5_确定发射的输出电压VOR以及钳位稳压管电压VCLO (10)■步骤6_对应相应的工作模式及电流波形设定电流波形参数KP：当KP≤1时，KP=KRP;当KP≥1时，KP=KDP (14)■步骤7_根据VMIN和VOR确定DMAX (15)■步骤8_计算初级峰值电流IP、输入平均电流IAVG和初级RMS电流IRMS (16)■步骤9_基于AC输入电压，VO、PO以及效率选定MOS管芯片 (17)■步骤10_设定外部限流点降低的ILIMIT降低因数KI (17)■步骤11_通过IP和ILIMIT的比较验证MOS芯片选择的正确性 (17)■步骤12_计算功率开关管热阻选择散热片验证MOS芯片选择的正确性 (17)■步骤13_计算初级电感量LP (18)■步骤14_选择磁芯和骨架，再从磁芯和骨架的数据手册中得到AA，AA，AA，和BW的参考值 (18)■步骤15_设定初级绕组的层数L以及次级绕组圈数AA（可能需要经过迭代的过程） (24)■步骤16_计算次级绕组圈数AA以及偏置绕组圈数AA (25)■步骤17_确定初级绕组线径参数OD、DIA、AWG (25)■步骤18_步骤23-检查AA、AAA以及AA。
如果有必要可以通过改变L、AA或AA或磁芯/骨架的方法对其进行迭代，知道满足规定的范围 (25)■步骤24 –确认AA≤4200高斯。
如有必要，减小限流点降低因数AA (26)■步骤25 –计算次级峰值电流AAA (26)■步骤26 –计算次级RMS电流AAAAA (26)■步骤27 –确定次级绕组线径参数AA A、AAA A、AAA A (26)■步骤28 –确定输出电容的纹波电流AAAAAAA (27)■步骤29 –确定次级及偏置绕组的最大峰值反向电压AAAA,AAAA (27)■步骤30 –参照表8，基于VOR及输出类型选择初级钳位电路中使用的钳位稳压管以及阻断二极管 (27)■步骤31 –根据表9选择输出整流管 (28)■步骤32 –输出电容的选择 (28)■步骤33 –后级滤波器电感L和电容C的选择 (29)■步骤34 –从表10选择偏置绕组的整流管 (29)■步骤35 –偏置绕组电容的选择 (29)■步骤36 –控制极引脚电容及串联电阻的选择 (29)■步骤37 –根据图3、4、5及6中所示的参考反馈电路的类型，选用相应的反馈电路元件 (29)■步骤38 –环路动态补偿设计 (30)■系统应用需求交流输入最小电压：VACMIN，单位V交流输入最大电压：VACMAX，单位V交流输入电压频率：FL，单位HZ开关频率：FS，单位KHZ输出电压：Vo，单位V输出电流：IO，单位A电源效率：η负载调整率：SI损耗分配因子：Z空载功率损耗：P_NO_LOAD，单位MW输出纹波电压：VRIPPLE，单位MV■步骤1_确定应用需求●交流输入最小电压：VACMIN●●交流输入电压频率：FL50HZ或者60HZ，详见世界电网频率表。
一种新颖的单端反激式隔离开关稳压电源的设计及应用
一种新颖的单端反激式隔离开关稳压电源的设计及应用作者：吴勇军，刘政波，杨旭引言在大功率开关电源中,经常需要几组隔离电源对控制、开关管的门极驱动和保护电路进行单独供电。
简单实用，性能可靠的隔离稳压电源将是开关电源可靠运行、性能优良的保证。
正因如此,我们选择了控制器作为隔离开关稳压电源的核心器件，并力求电源简单实用、性能可靠。
控制器简介是一种高性能的固定频率电流型控制器,单端输出，可直接驱动双极型晶体管和，具有管脚数量少、外围电路简单、安装与调试简便、性能优良、价格低廉等优点。
能通过高频变压器与电网隔离，适于构成无工频变压器的(～）小功率开关电源.由于器件设计巧妙,构成电路所需的元件极少，非常符合“适用、够用、好用”的原则。
在一些只有直流电压供电的场合，更是起着不可或缺的作用,有着很好的应用前景。
其内部电路主要有以下性能:最高开关频率可达。
采用图腾柱输出电路，能够提供大电流输出，输出电流可达，可直接对双极型晶体管和进行驱动。
内部有高稳定度的基准电压源，典型值为，允许有±的偏差。
温度系数为℃稳压性能好。
其电压调整率可达％，能同第二代线性集成稳压器相媲美.启动电流小于,正常工作电流为。
带锁定的，可以进行逐个脉冲的电流限制。
具有内部可调整的参考电源，可以进行欠压锁定。
图为控制器的内部结构框图.其内部基准电路产生+基准电压作为内部电源，经衰减得电压作为误差放大器基准，并可作为电路输出的电源。
振荡器产生方波振荡,振荡频率取决于外接定时元件，接在脚与脚之间的电阻与接在脚与地之间的电容共同决定了振荡器的振荡频率，.反馈电压由脚接误差放大器反相端。
脚外接网络以改变误差放大器的闭环增益和频率特性；脚输出驱动开关管的方波为图腾柱输出。
脚为电流检测端，用于检测开关管的电流,当脚电压≥时,就关闭输出脉冲,保护开关管不至于过流损坏。
控制器设有欠压锁定电路，其开启阈值为,关闭阈值为.正因如此,可有效地防止电路在阈值电压附近工作时的振荡.图的内部结构框图图单端反激式开关电源电路原理图图单端反激式开关电源实际电路原理图图原、副边绕组电压波形图脚和脚波形图检测电阻的电流波形单端反激式隔离开关稳压电源的原理与设计图为单端反激式隔离开关电源电路原理图。
单端反激开关电源工作原理
单端反激开关电源工作原理
单端反激开关电源工作原理如下：
1. 输入变压器：交流电源首先经过输入变压器，将输入的交流电源转换为所需要的较高或较低的交流电压。
2. 整流电路：经过输入变压器的交流电被整流电路转换为脉冲状的直流电。
3. 滤波电路：经过整流后得到的直流电，经过滤波电路使电压变得更加平滑稳定。
4. 开关电路：滤波后得到的直流电经过开关电路，由开关芯片控制开关管的导通和截止，产生一系列短暂的高频脉冲。
5. 变压器：开关电路产生的高频脉冲信号经过变压器，通过变压器的变比关系将电压转换为所需要的输出电压。
6. 输出滤波：经过变压器转换后得到输出电压，再经过输出滤波电路，进一步平滑和稳定输出电压。
7. 输出电路：最后将输出电压提供给负载进行使用，保证输出电流的稳定性和质量。
以上就是单端反激开关电源的工作原理，通过交流输入变压器、整流电路、滤波电路、开关电路、变压器、输出滤波、输出电路等组成，完成从输入交流电源到输出直流电压的转换。
基于PC817和TL431的多路输出单端反激式开关电源原理及设计
本文设计的开关电源将作为智能仪表的电源，最大功率为10 W。
为了减少PCB的数量和智能仪表的体积，要求电源尺寸尽量小并能将电源部分与仪表主控部分做在同一个PCB上。
考虑10W的功率以及小体积的因素，电路选用单端反激电路。
单端反激电路的特点是：电路简单、体积小巧且成本低。
单端反激电路由输入滤波电路、脉宽调制电路、功率传递电路(由开关管和变压器组成)、输出整流滤波电路、误差检测电路(由芯片TL431及周围元件组成)及信号传递电路(由隔离光耦及电阻组成)等组成。
本电源设计成表面贴装的模块电源，其具体参数要求如下：输出最大功率：10W输入交流电压：85～265V输出直流电压／电流：+5V，500mA；+12V，150mA；+24V，100mA纹波电压：≤120mV单端反激式开关电源的控制原理所谓单端是指TOPSwitch-II系列器件只有一个脉冲调制信号功率输出端一漏极D。
反激式则指当功率MOSFET导通时，就将电能储存在高频变压器的初级绕组上，仅当MOSFET关断时，才向次级输送电能，由于开关频率高达100kHz，使得高频变压器能够快速存储、释放能量，经高频整流滤波后即可获得直流连续输出。
这也是反激式电路的基本工作原理。
而反馈回路通过控制TOPSwitch器件控制端的电流来调节占空比，以达到稳压的目的。
TOPSwitch-Ⅱ系列芯片选型及介绍TOPSwitch-Ⅱ系列芯片的漏极(D)与内部功率开关器件MOSFET相连，外部通过负载电感与主电源相连，在启动状态下通过内部开关式高压电源提供内部偏置电流，并设有电流检测。
控制极(C)用于占空比控制的误差放大器和反馈电流的输入引脚，与内部并联稳压器连接，提供正常工作时的内部偏置电流，同时也是提供旁路、自动重起和补偿功能的电容连接点。
源极(S)与高压功率回路的MOSFET的源极相连，兼做初级电路的公共点与参考点。
内部输出极MOSFET的占空比随控制引脚电流的增加而线性下降，控制电压的典型值为5.7 V，极限电压为9 V，控制端最大允许电流为100 mA。
单端反激式开关电源设计及电磁兼容仿真
目录一、单端反激式开关电源设计 (3)1.电路参数设计及元器件选取 (3)2.电路拓扑结构 (5)3.负载输出波形 (5)二、部分单端反激式开关电源EMI产生原因及现象 (5)1.MOS管动作时产生的EMI (6)2.二级管动作时产生的EMI (8)三、部分单端反激式开关电源EMI抑制措施分析 (9)1.减缓开关管动作（上升沿、下降沿） (9)2.减小干扰源的大小（对变压器的漏感Le的处理） (13)3.开关管加RCD缓冲吸收电路 (14)4.二级管加RC吸收电路 (18)5.整体效果比较 (21)6.抖频消除Mos管两端电压尖峰 (22)四、EMI电源滤波器的设计 (24)1.电源设备中EMI滤波器的作用 (24)2.EMI干扰类型 (26)3.EMI滤波器的基本结构 (26)4.EMI滤波器的设计原则 (27)5.EMI滤波器结构设计 (28)6.共模和差模扼流圈磁芯和电感参数设计 (28)7.X、Y电容的选取 (29)8.EMI滤波器的正确安装 (30)五、EMI电源滤波器插入损耗测试 (30)1.T型低通滤波器 (30)2.π型低通滤波器 (32)3.实际电容滤波器 (34)4.实际电感滤波器 (35)5.三端电容器 (36)6.大容量电容与小容量电容并联对EMI插入损耗波形分析 (39)六、设计过程中遇到的问题及解决方案 (40)七、设计过程的收获与心得体会 (40)八、参考资料 (41)一、单端反激式开关电源设计1.电路参数设计及元器件选取:36V（1）输入直流电压Vin:12V（2）输出直流电压Vo（3）输出电流I:1.2A（4）电容C:300uF（5）电阻R:10Ω（6）PMOS管：图1.PMOS管参数（7）开关管频率f:50khz（8）占空比D=0.4PMOS管驱动电压参数图2.PMOS管驱动电压参数（9）变压器参数设计（漏感系数K=0.98）由V o V in =N PN S·D1−D得N PN S=2由U P=NU SN=N P N SU P=L P d ip d tU S=M d ip d tM2=L p L s 得L P L S =N P2N S2=4图3.线性变压器参数设计（10）二极管:ues7042.电路拓扑结构图4.单端反激电路拓扑图3.负载输出波形图5.单端反激电路负载输出波形二、部分单端反激式开关电源EMI产生原因及现象功率器件高频开通和关断的操作导致电压和电流快速的变化是产生EMI的主要原因。
20W单端反激开关电源设计
20W单端反激开关电源设计在电子设备中，开关电源是一种高效率的电源供应器件，常用于电子设备中，如电视，电脑，手机等。
本文将详细介绍一个20W单端反激开关电源的设计。
首先，我们需要明确几个关键的设计参数：1.输入电压范围：通常开关电源的输入电压范围是广泛的，但本设计将限制在输入电压范围为85VAC-265VAC（即110VAC、220VAC两种标准市电）。
2.输出电压：输出电压为12VDC，电流为1.67A。
3.开关频率：选择合适的开关频率对于提高电源的效率和减小尺寸都是很重要的，本设计选择50kHz作为开关频率。
4.稳压与保护：开关电源需要稳定地输出电压，并具有过流保护、过压保护和短路保护等功能。
现在，我们可以开始进行开关电源的设计。
下面是本设计采用的主要电路元件及其功能：1.输入滤波器：用于滤除电网中的高频噪声和杂波。
2.整流电路：将交流输入电压转换为直流电压。
3.快速恢复二极管：用于输出短路时快速放电。
4.整流电容：稳定输出电压的波动。
5.反激变压器：将输入电压转换为合适的电压和电流输出。
6.控制芯片：用于调整开关管的工作频率和电流。
7.光耦隔离器：用于隔离控制芯片和开关管，以保护控制芯片免受开关管产生的高压脉冲的影响。
8.输出滤波器：用于去除开关管开关时产生的高频噪声。
9.稳压电路：通过调节开关管的工作状态，使输出电压保持在设定值。
10.保护电路：用于检测和处理过流、过压和短路等异常情况，以保护开关电源的安全运行。
然后，我们将根据上述电路元件和功能进行具体的电路设计：1.输入滤波器：本设计采用LC型电路进行输入滤波，用于滤除高频噪声和杂波。
选择合适的电感和电容值可以有效地滤波。
参数可根据实际情况进行调整。
2.整流电路：采用桥式整流电路将交流输入电压转换为直流电压。
可选择高效率和低压降的整流二极管。
3.快速恢复二极管：用于在输出短路时快速放电，以保护开关管和其他电路元件。
选择具有快速恢复时间和低反向电压的二极管。
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。
单端反激式开关电源(毕业设计).
单端反激式开关电源(毕业设计).二、单端反激式开关电源的工作原理单端反激式开关电源的工作原理依靠开关管的开关动作来实现交流电到直流电的转换。
其基本原理如下：1、输入电压滤波单端反激式开关电源在工作之前，必须对输入电压进行滤波，以保证输入电压的平稳、稳定。
2、交流电输入输入电压通过电容滤波后，在交流电路中形成一定的电压波形，交流电通过变压器的原、次绕组的磁耦合作用，将输入电压变换成所需要的电压等级。
本设计选择220V交流电输入，变压器原、次绕组变比为1:26。
3、整流滤波变压器将220V交流电转换成24V直流电，然后通过扁平电容进行电压滤波，使直流电平滑化，得到更加稳定的直流电。
4、开关转换在直流电经过扁平电容滤波后，进入开关电路，在开关电路中，开关管CD4049B作为单向触发器，通过555定时器形成一定的工作周期，改变开关管的通断状态，使得直流电在开关管通断状态变化的控制下，进行输出电流的调整。
5、输出变压器通过输出变压器，将捕获后的直流电变压，以输出需要的电压级别。
三、单端反激式开关电源的电路设计本电路设计基于CD4049B和555定时器，整体电路如下所示。
（注：图中VCC为12V直流电源）1、输入电压滤波电路输入电压滤波电路通过电容电感联合滤波，能够有效抑制交流电中杂波的干扰，提高了直流电的稳定性和可靠性。
本设计采用C1、L1、C2的电容电感联合滤波电路。
2、交流电输入电路交流电输入电路采用变压器进行变压，将220V交流电输入变成24V交流电。
3、整流滤波电路整流滤波电路主要由二极管D1、扁平电容C3组成，二极管和扁平电容组合起来，实现对变压器的24V直流电进行滤波工作。
四、单端反激式开关电源的实验结果本设计所设计并实验验证的单端反激式开关电源，输出电压稳定在12V左右，基本符合设计要求，并成功实现正常工作。
实验中，对于开关管的选择，采用MOS管比较理想，名称为FDPF33N25B。
五、结论本文基于CD4049B和555定时器，设计了一种单端反激式开关电源方案，并在实验中验证了该设计方案的可行性，证明该方案具有开发简单、可靠的特点，可以用于一些小功率电子设备的电源供应。
单端反激式开关电源原理与设计
单端反激式开关电源原理与设计2008-11-7 10:45:00 来源：中国自动化网网友评论0条点击查看0 引言近年来随着电源技术的飞速发展，开关稳压电源正朝着小型化、高频化、继承化的方向发展，高效率的开关电源已经得到越来越广泛的应用。
单端反激式变换器以其电路简单、可以高效提供直流输出等许多优点，特别适合设计小功率的开关电源。
本文简要介绍了Unitorde公司生产的电流型脉宽调制器UC3842，介绍了该芯片在单端反激式开关电源中的应用，对电源电路进行了具体分析。
利用本文所述的方法设计的小功率开关电源已经应用在国电南瑞科技股份有限公司工业控制分公司自主研发的分散控制系统GKS-9000中，运行状况良好，各项指标均符合实际工程的要求。
1 反激式开关电源基本原理单端反激开关电源采用了稳定性很好的双环路反馈（输出直流电压隔离取样反馈外回路和初级线圈充磁峰值电流取样反馈内回路）控制系统，就可以通过开关电源的PWM（脉冲宽度调制器）迅速调整脉冲占空比，从而在每一个周期内对前一个周期的输出电压和初级线圈充磁峰值电流进行有效调节，达到稳定输出电压的目的。
这种反馈控制电路的最大特点是：在输入电压和负载电流变化较大时，具有更快的动态响应速度，自动限制负载电流，补偿电路简单。
反激电路适应于小功率开关电源，其原理图如图1所示。
下面分析在理想空载的情况下电流型PWM的工作情况。
与电压型的PWM比较，电流型PWM又增加了一个电感电流反馈环节。
图中：A1为误差放大器;A2为电流检测比较器;U2为RS触发器;Uf为输出电压Uo的反馈取样，该反馈取样与基准电压Uref 通过误差放大器A1产生误差信号Ue（该信号也是A2的比较箝位电压）。
设场效应管Q1导通，则电感电流iL以斜率Ui/L线性增长，L为T1的原边电感，电感电流在无感电阻R1上采样u1=R1iL，该采样电压被送入电流检测比较器A2与来自误差放大器的Ue进行比较，当u1>Ue时，A2输出高电平，送到RS触发器U2的复位端，则两输入或非门U1输出低电平并关断Q1;当时钟输出高电平时，或非门U1始终输出低电平，封锁PWM，在振荡器输出时钟下降的同时，或非门U1的两输入均为低电平，则Q1被打开。
多路输出单端反激式开关电源原理及设计
多路输出单端反激式开关电源原理及设计一、设计要求本文设计的开关电源将作为智能仪表的电源，最大功率为10 W。
为了减少PCB的数量和智能仪表的体积，要求电源尺寸尽量小并能将电源部分与仪表主控部分做在同一个PCB上。
考虑10W的功率以及小体积的因素，电路选用单端反激电路。
单端反激电路的特点是：电路简单、体积小巧且成本低。
单端反激电路由输入滤波电路、脉宽调制电路、功率传递电路(由开关管和变压器组成)、输出整流滤波电路、误差检测电路(由芯片TL431及周围元件组成)及信号传递电路(由隔离光耦及电阻组成)等组成。
本电源设计成表面贴装的模块电源，其具体参数要求如下：输出最大功率：10W ；输入交流电压：85～265V；输出直流电压／电流：+5V，500mA；+12V，150mA；+24V，100mA ；纹波电压：≤120mV 。
二、单端反激式开关电源的控制原理所谓单端是指TOPSwitch-II系列器件只有一个脉冲调制信号功率输出端一漏极D。
反激式则指当功率MOSFET导通时，就将电能储存在高频变压器的初级绕组上，仅当MOSFET关断时，才向次级输送电能，由于开关频率高达100kHz，使得高频变压器能够快速存储、释放能量，经高频整流滤波后即可获得直流连续输出。
这也是反激式电路的基本工作原理。
而反馈回路通过控制TOPSwitch器件控制端的电流来调节占空比，以达到稳压的目的。
三、TOPSwitch-Ⅱ系列芯片选型及介绍TOPSwitch-Ⅱ系列芯片的漏极(D)与内部功率开关器件MOSFET相连，外部通过负载电感与主电源相连，在启动状态下通过内部开关式高压电源提供内部偏置电流，并设有电流检测。
控制极(C)用于占空比控制的误差放大器和反馈电流的输入引脚，与内部并联稳压器连接，提供正常工作时的内部偏置电流，同时也是提供旁路、自动重起和补偿功能的电容连接点。
源极(S)与高压功率回路的MOSFET的源极相连，兼做初级电路的公共点与参考点。
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。
一步一步精通单端反激式开关电源设计
一步一步精通单端反激式开关电源设计一步一步精通单端反激式开关电源设计目录■系统应用需求 (7)■步骤1_确定应用需求 (7)■步骤2_根据应用需求选择反馈电路和偏置电压VB (9)■步骤3_确定最小和最大直流输入电压VMIN和VMAX，并基于输入电压和PO选择输入存储电容CIN的容量 (11)3.1、选择输入存储电容CIN的容量113.2、确定最小和最大直流输入电压VMIN和VMAX (17)■步骤4_输入整流桥的选择 (17)■步骤5_确定发射的输出电压VOR以及钳位稳压管电压VCLO (21)■步骤6_对应相应的工作模式及电流波形设定电流波形参数KP：当KP≤1时，KP=KRP;当KP≥1时，KP=KDP (29)■步骤7_根据VMIN和VOR确定DMAX.. 33 ■步骤8_计算初级峰值电流IP、输入平均电流IAVG和初级RMS电流IRMS (34)■步骤24 –确认4200高斯。
如有必要，减小限流点降低因数 (58)■步骤25 –计算次级峰值电流 (59)■步骤26 –计算次级RMS电流. 59 ■步骤27 –确定次级绕组线径参数、、 (59)■步骤28 –确定输出电容的纹波电流 (60)■步骤29 –确定次级及偏置绕组的最大峰值反向电压 (61)■步骤30 –参照表8，基于VOR及输出类型选择初级钳位电路中使用的钳位稳压管以及阻断二极管 (61)■步骤31 –根据表9选择输出整流管. 61 ■步骤32 –输出电容的选择 (62)■步骤33 –后级滤波器电感L和电容C的选择 (63)■步骤34 –从表10选择偏置绕组的整流管 (63)■步骤35 –偏置绕组电容的选择 (63)■步骤36 –控制极引脚电容及串联电阻的选择 (63)■步骤37 –根据图3、4、5及6中所示的参考反馈电路的类型，选用相应的反馈电路元件 (64)■步骤38 –环路动态补偿设计 (65)■系统应用需求交流输入最小电压：VACMIN，单位V 交流输入最大电压：VACMAX，单位V 交流输入电压频率：FL，单位HZ开关频率：FS，单位KHZ输出电压：Vo，单位V输出电流：IO，单位A电源效率：η负载调整率：SI损耗分配因子：Z空载功率损耗：P_NO_LOAD，单位MW 输出纹波电压：VRIPPLE，单位MV■步骤1_确定应用需求●交流输入最小电压：VACMIN●交流输入最大电压：VACMAX●交流输入电压频率：FL50HZ或者60HZ，详见世界电网频率表。
单端反激式开关电源的工作原理与设计
单端反激式开关电源的工作原理与设计•电源装置是电力电子技术应用的一个重要领域，其中高频开关式直流稳压电源由于具有效率高、体积小和重量轻等突出优点，获得了广泛的应用。
开关电源的控制电路可以分为电压控制型和电流控制型，前者是一个单闭环电压控制系统，系统响应慢，很难达到较高的线形调整率精度，后者，较电压控制型有不可比拟的优点。
•UC3842是由Unitrode公司开发的新型控制器件，是国内应用比较广泛的一种电流控制型脉宽调制器。
所谓电流型脉宽调制器是按反馈电流来调节脉宽的。
在脉宽比较器的输入端直接用流过输出电感线圈电流的信号与误差放大器输出信号进行比较，从而调节占空比使输出的电感峰值电流跟随误差电压变化而变化。
由于结构上有电压环、电流环双环系统，因此，无论开关电源的电压调整率、负载调整率和瞬态响应特性都有提高，是比较理想的新型的控制器闭。
•1 电路设计和原理1．1 UC3842工作原理•UC3842是单电源供电，带电流正向补偿，单路调制输出的集成芯片，其内部组成框图如图l所示。
其中脚1外接阻容元件，用来补偿误差放大器的频率特性。
脚2是反馈电压输入端，将取样电压加到误差放大器的反相输入端，再与同相输入端的基准电压进行比较，产生误差电压。
脚3是电流检测输入端，与电阻配合，构成过流保护电路。
脚4外接锯齿波振荡器外部定时电阻与定时电容，决定振荡频率，基准电压VREF为0．5V。
输出电压将决定变压器的变压比。
由图1可见，它主要包括高频振荡、误差比较、欠压锁定、电流取样比较、脉宽调制锁存等功能电路。
UC3842主要用于高频中小容量开关电源，用它构成的传统离线式反激变换器电路在驱动隔离输出的单端开关时，通常将误差比较器的反向输入端通过反馈绕组经电阻分压得到的信号与内部2．5V基准进行比较，误差比较器的输出端与反向输入端接成PI补偿网络，误差比较器的输出端与电流采样电压进行比较，从而控制PWM序列的占空比，达到电路稳定的目的。
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部钳位至１．０ Ｖ，则
（１）
器的上限截止频率以偏小，导致正常的Ｒｓ采样信号
被衰减，这样当负载增大时，ＰｗＭ无法将控制脉冲的 占空比调大，变压器会因为负载过重而发生啸叫。为 解决这一问题，将滤波电容Ｃ的取值减小，进而提高
当电源输出过载或者输出取样丢失时，异常的工 作条件将出现，在这些条件下，电流比较器的门限被内
ｏｎ
ｔｈｅ研ｎｃｉｐｌｅ
ａｎｄ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｔｈｅ ｓｉｎｇｌｅ—ｅｎｄ ｆｌｙ－
ｂａｃｋ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ｐｏｗｅｒ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｂａｓｅｄ
ＵＣ３８４２，ｗｈｉｃｈ ｈａｓ ｔｈｅ ｆｅｅｄｂａｃｋ ｏｆ ｄｏｕｂｌｅ ｃｌｏｓｅｄ ｌｏｏｐ ｃｕⅡ．ｅｎｔ．
ｃｏｕ—
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｉｎｇｌｅ—ｅｎｄ ｎｙｂａｃｋ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ｐｏｗｅｒ；ｔｈｅ ｆｅｅｄｂａｃｋ ｏｆ ｄｏｕｂｌｅ ｃｌｏｓｅｄ ｌｏｏｐ；ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙ ｐｌｉｎｇ
ｓｏ ｏｎ，ｓｏ
ｏｕｔｐｕｔ，ｌｉｇｈｔ ｗｅｉｇｈｔ，ｈｉｇｈｌｙ ｅｆ鞋ｃｉｅｎｃｙ，ａｎｄ ｅｘｃｅｌｌｅＩＩｅｅ ｄｙｎａｍｉｅ ｒｅｓｐｏｎｄ ａｎｄ
ｉｔ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｗｉｄｅｌｙ ｕｓｅｄ
嬲ａ ｃｈｉｅｆ ｍｅａｎｓ ｉｎ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ
ｐｏｗｅｒ ｄｅｓｉｇｎ．ＵＣ３８４２ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｂｙ Ｕｎｉｔｏｒｄｅ ｃｏｒｐｏｍｔｉｏｎ ｉｓ ｃｕｒｒｅｎｔ ＰＷＭ ａｎｄ ｉｓ
万方数据
・基本电子电路・
电亭工篮师
２００７年５月
蝴，／１／１／１刀／１／１／１
该电路的工作原理是：直流电压加在Ｒｉｎ上，降压 后加在ＵＣ３８４２的引脚７上，为芯片提供大于１６ Ｖ的 启动电压，当芯片启动后由反馈绕组提供维持芯片正 常工作需要的电压。当输出电压升高时，单端反激变 压器Ｔｌ的反馈绕组上产生的反馈电压也升高，该电压 经Ｒ１和Ｒ３组成大分压网络，分压后送人ＵＣ３８４２的 引脚２，与基准电压比较后，经误差放大器放大，使 ｕＣ３８４２引脚６的驱动脉冲占空比减小，从而使输出电 压降低，达到稳定输出电压的目的。 此电路结构简单，容易布线，成本低。但是，
‘～＝学
变压器初级线圈流过的最大电流：
（２）
＾，使正常的Ｒｓ采样信号通过滤波器，当负载加重时， 开关电源可以很好地稳压，变压器的啸叫现象也没有 出现。
而开关电源初级线圈最大峰值电流为短路保护时
‘一乩３，ｐ＝宅争
号占空比；Ⅳ为电源效率。 根据式（２）、式（３）可以推算：
３结束语
（３） 开关电源的设计是一个实践性很强的课题，本文 给出的方法仅作为一种参考，许多实际问题需要在实 践中不断加以总结和完善，只有通过实践才能使设计 不断臻于完美。
Ｐ（Ｒ。）＝寺
１９９８．
（５）
［３］胡存生，胡鹏．集成开关电源的设计制作调试与维修 ［Ｍ］．北京：人民邮电出版社，１９９５． 林晓伟１９８２－），男，研究方向为嵌入式系统。
选定电流取样电阻后，需要通过一个Ｌ型的ＲＣ 低通滤波网络，将这个采样信号送给ｕＣ３８４２的电流
Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ａｎｄ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｓｉｎｇｌｅ－ｅｎｄ Ｆｌｙｂａｃｋ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ Ｐｏｗｅｒ
因此，从上面的分析可以看出，电流型ＰｗＭ信号
的上升沿由振荡器时钟信号的下降沿决定，而ＰｗＭ 的下降沿则由电感电流的陷值信号和来自误差放大器
出电压的目的。这种反馈控制电路的最大特点是：在
输入电压和负载电流变化较大时，具有更快的动态响 应速度，自动限制负载电流，补偿电路简单。反激电路 适应于小功率开关电源，其原理图如图１所示。 下面分析在理想空载的情况下电流型ＰＷＭ的工 作情况。与电压型的ＰｗＭ比较，电流型ＰｗＭ又增加 了一个电感电流反馈环节。
第３３卷第５期 ２００７年５月
电字工毫师
ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣ ＥＮＧＩＮＥＥＲ
Ｖ０１．３３ Ｎｏ．５
Ｍａｖ舢
单端反激开关电源原理与设计
林晓伟
（国电南瑞科技股份有限公司，江苏省南京市２１００６１）
摘要：单端反激开关电源具有输出纹波小、输出稳定、体积小、重量轻、效率高以及具有良好的 动态响应性能等许多优点，被广泛应用在小功率开关电源的设计中。ｕｃ３８４２是Ｕｎｉｔｏｒｄｅ公司推出的 电流型脉宽调制器，该调制器单端输出，可以直接驱动双极型功率管或场效应管，适用于无工频变压
图１ 电流型反激式变换器的基本原理
图中：Ａｌ为误差放大器；Ａ２为电流检测比较器； Ｕ２为ＲＳ触发器；以为输出电压玑的反馈取样，该反 馈取样与基准电压ｕ。，通过误差放大器Ａｌ产生误差
信号玩（该信号也是Ａ２的比较箝位电压）。 设场效应管Ｑ１导通，则电感电流ｉ。以斜率以儿
线性增长，Ｌ为Ｔｌ的原边电感，电感电流在无感电阻 Ｒ１上采样“ｌ－Ｒ，ｉ。，该采样电压被送入电流检测比较 器Ａ２与来自误差放大器的玑进行比较，当Ｈ。＞玑 时，Ａ２输出高电平，送到ＲＳ触发器ｕ２的复位端，则 两输入或非门ｕ１输出低电平并关断Ｑ１；当时钟输出 高电平时，或非门ｕｌ始终输出低电平，封锁ＰｗＭ，在 振荡器输出时钟下降的同时，或非门ｕｌ的两输入均 为低电平，则Ｑｌ被打开。
图３单端反激开关电源典型电路
２．２
初级线圈充磁峰值电流取样反镄内回路 初级线圈充磁峰值电流取样的内回路反馈也是开
・３４・
万方数据
第３３卷第５期
林晓伟：单端反激开计起决定作用的环节，如果内回路反馈设计 不符合电路要求，开关电源就无法正常工作。 设计内回路反馈时，需要在开关管上串联一个以 地为参考的取样电阻Ｒｓ（见图１、图４中的Ｒ１和图３ 中的Ｒ８），将初级线圈的电流转换为电压信号，此电压 由电流检测比较器Ａ２监视并与来自误差放大器Ａ１ 的输出电平比较。 在正常的工作条件下，峰值电感电流由引脚１上 的电压控制，其中：
比较器。Ｌ型ＲＣ低通滤波网络的上限截止频率为：
以＝去
（６）
从低通滤波器的对数幅频特性可知，当输入信号 频率低于五时，输出信号与输入信号几乎完全相同；
当输入信号频率高于以时，输出信号会大幅度衰减。 利用示波器可以测量Ｒｓ采样电阻上的信号频率， 因此，选择低通滤波器的ＲＣ参数时必须要保证Ｒｓ电 阻上正常的采样电压不能被滤波器衰减。 设计开关电源时，如果Ｒｃ参数选择不当，使滤波
的误差信号共同决定，其工作时序如图２所示。
单端反激式开关电源以主开关管的周期性导通和
关断为主要特征。开关管导通时，变压器一次侧线圈 内不断储存能量；而开关管关断时，变压器将一次侧线
圈内储存的电感能量通过整流二极管给负载供电，直 到下一个脉冲到来，开始新的周期。
・３３・
收稿日期：２００６旬８．２９；修回日期：２００７ｍ．１１。
制系统ＧＫＳ．９０００中，运行状况良好，各项指标均符合
实际工程的要求。
１
反激式开关电源基本原理
单端反激开关电源采用了稳定性很好的双环路反
馈（输出直流电压隔离取样反馈外回路和初级线圈充
磁峰值电流取样反馈内回路）控制系统，就可以通过 开关电源的ＰｗＭ（脉冲宽度调制器）迅速调整脉冲占
空比，从而在每一个周期内对前一个周期的输出电压 和初级线圈充磁峰值电流进行有效调节，达到稳定输
开关电源设计中最重要的环节就是反馈回路的设
计，反馈回路设计的好坏直接决定了开关电源的精度
和稳定性能。前面已经介绍了单端反激开关电源采用 的是双环路反馈。以下将介绍利用电流型ＰｗＭ芯片 ｕｃ３８４２设计开关电源的两种反馈回路时需要注意的 一些问题。
图４输出直流电压隔离取样反馈外回路
２．１输豳直流电压隔离取样反馈外圆路
器的２０ Ｗ一８０ Ｗ的小功率开关电源的设计。文中介绍了利用该集成芯片实现的具有双闭环电流（外
回路和内回路）反馈系统的单端反激开关电源的原理和设计方法。 关键词：单端反激式开关电源；双闭环反馈；光耦隔离 中图分类号：ＴＮ８６
Ｄ１
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Ｏ引言
近年来随着电源技术的飞速发展，开关稳压电源
正朝着小型化、高频化、继承化的方向发展，高效率的
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开关电源中的脉冲变压器起着非常重要的作用：
ＵＣ３８４２的采样电压不是从输出端取到的，输出电压稳． 压精度不高，只适合于用在负载较小的场合。 为克服上述问题，可以对上述反馈电路进行改进， 采用光耦和电压基准进行反馈控制，可以极大地提高 开关电源的稳定性和精度。采用这种方法进行反馈控 制时需要从副边绕组输出端进行取样，电路见图４。
开关电源已经得到越来越广泛的应用。单端反激式变
换器以其电路简单、可以高效提供直流输出等许多优
点，特别适合设计小功率的开关电源。 本文简要介绍了Ｕｎｉｔｏｒｄｅ公司生产的电流型脉宽 调制器Ｕｃ３８４２，介绍了该芯片在单端反激式开关电源 中的应用，对电源电路进行了具体分析。利用本文所 述的方法设计的小功率开关电源已经应用在国电南瑞 科技股份有限公司工业控制分公司自主研发的分散控
参考文献
式中：Ｌ为初级线圈电感电流；尸。。为开关电源设计输 出功率；Ｋ。为开关电源输入电压；Ｄ为ＰｗＭ的输出信
耻芒＝拦
取样电阻的功率：
㈩
［１］张占松，蔡宜三．开关电源的原理与设计［Ｍ］．北京：电子 工业出版社，１９９８． ［２］叶慧贞．开关稳压电源［Ｍ］．北京：国防工业出版社，
根据计算得出的Ｒｓ阻值可以进一步计算出电流
万方数据
・３５・
电压采样及反馈电路由光耦Ｐｓ２７０１、ＴＬ４３１和阻
容网络组成，图中Ｒ５和Ｃ５用于ＴＬ４３ｌ的频率补偿，