反激式开关电源毕业设计

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目录

第一章绪论 (3)

1.1 课题背景及选题意义 (3)

1.2 反激式开关电源国内外发展现状 (3)

1.2.1高性能碳化硅（SiC）功率半导体器件 (4)

1.2.2 高频磁技术 (4)

1.2.3新型电容器 (4)

1.2.4 功率因数校正AC-DC开关变换技术 (4)

1.2.5 高频开关电源的电磁兼容研究 (4)

1.2.6 开关电源的设计、测试技术 (5)

第二章反激式开关电源的理论基础 (5)

2.1 开关电源基本知识 (5)

2.2开关电源的几种基础结构 (6)

2.2.1 boost电路 (6)

2.2.1.1 boost电路的工作原理 (7)

2.2.1.2 boost电路特点： (8)

2.2.2 buck电路 (8)

2.2.2.1 buck电路的工作原理 (8)

2.2.2.2 buck电路的特点 (9)

2.2.3 buck-boost电路 (9)

2.2.3.1 buck-boost电路的工作原理 (10)

2.3电路拓扑结构的选择 (12)

2.3.1电路拓扑结构选择要注意的问题 (12)

2.3.2 拓扑结构的对比分析 (13)

2.3.3 拓扑结构选择 (13)

2.4 反激电路 (14)

2.4.1 反激电路的工作原理 (14)

2.4.2反激电路的特点 (15)

2.5 本章小结 (15)

第三章反激式开关电源整体设计 (16)

3.1 反激式开关电源的框图设计 (16)

3.2输入整体电路的设计 (17)

3.2.1 输入电路的设计 (17)

3.2.1.1 输入保护器件 (17)

3.2.1.2 输入整流部分 (18)

3.2.1.3 共模电感和输入滤波电容的选取 (19)

3.2.2反激式变换器电路中的开关晶体管 (20)

3.2.3反激开关电源变压器的设计 (21)

1.确定变压器初级电感量 (21)

3.3 本章小结 (26)

第四章反激式开关电源控制电路和辅助电路设计 (27)

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4.1 UC3845的原理及技术参数 (27)

4.1.1 UC3845的原理及特点参数 (27)

4.1.2 引脚及引脚功能 (28)

4.1.3 UC3845的工作原理的介绍 (29)

4.2 UC3845常用的电压反馈电路的选用 (30)

4.2.1输出电压直接分压作为误差放大器的输入 (30)

4.2.2采用线性光耦改变误差放大器的输入误差电压 (31)

4.3本章小结 (33)

第五章仿真电路的搭建与Multisim仿真 (33)

5.1Multisim软件介绍 (33)

5.1.1 Multisim功能简介 (33)

5.1.2 简明教程 (34)

5.1.3 元器件的操作 (35)

5.1.4 电路图选项的设置 (36)

5.1.5 导线的操作 (36)

5.1.6 输入/输出端 (37)

5.2仿真电路图 (37)

图5-4 Multisim中仿真电路图 (37)

5.3仿真结果与波形分析 (37)

5.4 本章小结 (40)

第六章总结与展望 (40)

致谢 (41)

参考文献 (42)

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第一章绪论

1.1 课题背景及选题意义

开关电源的前身是线性稳压电源。线性稳压电源的结构简单。其中的关键元件是稳压调整管，电源工作时检测输出电压，通过反馈电路对稳压调整管的基极电流进行负反馈控制。这样，当输入电压发生变化，或负载变化引起电源的输出电压变化时，就可以通过改变稳压调整管的管压降来使输出电压稳定。为了使稳压调整管可以发挥足够的调节作用，稳压调整管必须工作在线性放大状态，且保持一定的管压降。因此，这种电源被称为线性稳压电源。

早期的开关电源的频率仅为几千赫，随着电力电子器件及磁性材料性能的不断改进，开关频率才得以提高。20世纪60年代末，垂直导电的高耐压、大电流的双极型电力晶体管(亦称巨型晶体管、BJT、GTR)的出现，使得采用高工作频率的开关电源得以问世。但当开关频率达到10KHZ左右时，变压器、电感等磁性元件发出很刺耳的噪声，给工作和生产造成了很大噪声污染。为了减小噪声，并进一步减小电源体积，在20世纪70年代，新型电力电子器件的发展给开关电源的发展提供了物质条件。开关频率终于突破了人耳听觉极限的20KHZ。

随着电力电子技术的发展，工作在高频的开关电源己经广泛应用于电气和电子设备的各个领域。开关电源设计的目的是通过能量处理将输入能量变化为所需要的能量输出，通常的形式是产生一个符合要求的输出电压，这个输出电压的值不能受输入电压或者负载电流的影响。

开关电源分为，隔离与非隔离两种形式，在这里主要谈一谈隔离式开关电源的拓扑形式，隔离电源按照结构形式不同，可分为两大类：正激式和反激式。反激式指在变压器原边导通时副边截止，变压器储能。原边截止时，副边导通，能量释放到负载的工作状态，一般常规反激式电源单管多，双管的不常见。正激式指在变压器原边导通同时副边感应出对应电压输出到负载，能量通过变压器直接传递。按规格又可分为常规正激，包括单管正激，双管正激。半桥、桥式电路都属于正激电路。

正激和反激电路各有其特点，在设计电路的过程中为达到最优性价比，可以灵活运用。一般在小功率场合可选用反激式。稍微大一些可采用单管正激电路，中等功率可采用双管正激电路或半桥电路，低电压时采用推挽电路，与半桥工作状态相同。大功率输出，一般采用桥式电路，低压也可采用推挽电路。

反激式电源因其结构简单，省掉了一个和变压器体积大小差不多的电感，而在中小功率电源中得到广泛的应用。在有些介绍中讲到反激式电源功率只能做到几十瓦，输出功率超过100瓦就没有优势，实现起来有难度。本次设计是为储能逆变项目做的一款为芯片供电的小功率电源，输出只有几伏，所以选择反激式开关电源。

1.2 反激式开关电源国内外发展现状

国内外反激式开关电源发展状况，主要表现在以下几个方面。

┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊1.2.1高性能碳化硅（SiC）功率半导体器件

可以预见，碳化硅将是21世纪最可能成功应用的新型功率半导体器件材料，其优点是：禁带宽，工作温度高（可达600℃），通态电阻小，导热性能好，漏电流极小，PN结耐压高等。

1.2.2 高频磁技术

高频开关变换器中用了多种磁元件，有许多基本问题要研究。

（1）随着开关电源的高频化，在低频下可以忽略的某些寄生参数，在高频下将对某些电路性能（如开关尖峰能量、噪声水平等）产生重要影响。尤其是磁元件的涡流、漏电感、绕组交流电阻Rac和分布电容等，在低频和高频下的表现有很大不同。高频磁技术理论作为学科前沿问题，仍受到人们的广泛重视，如：磁芯损耗的数学建模，磁滞回线的仿真建模，高频磁元件的计算机仿真建模和CAD、高频变压器一维和二维仿真模型等。有待研究的问题还有：高频磁元件的设计决定了高效率开关电源的性能、损耗分布和波形等，人们希望给出设计准则、方法、磁参数和结构参数与电路性能的依赖关系，明确设计的自由度与约束条件等。

（2）对高频磁性材料有如下要求：损耗小，散热性能好，磁性能优越。适用于兆赫级频率的磁性材料为人们所关注，如5~6μm超薄钴基非晶态磁带，1MHz（Bm=0.1T）时，损耗仅为0.7~1W/cm3，是MHz高频铁氧体的1/3~1/4。纳米结晶软磁薄膜也在研究。

（3）研究将铁氧体或其他薄膜材料高密度集成在硅片上。或硅材料集成在铁氧体上，是一种磁电混合集成技术。磁电混合集成还包括利用电感箔式绕组层间分布电容实现磁元件与电容混合集成等。

1.2.3新型电容器

研究开发适合于功率电源系统用的新型电容器和超级大电容。要求电容量大、等效电阻（ESR）小、体积小等。据报道，美国在20世纪90年代末，已开发出330μF 新型固体钽电容，其ESR有显著下降。

1.2.4 功率因数校正AC-DC开关变换技术

一般高功率因数AC-DC电源由两级组成：在DC-DC变换器前加一级前置功率因数校正器，至少需要两个主开关管和两套控制驱动电路。这样对于小功率开关电源说，总体效率低、成本高。

对输入端功率因数要求不特别高的情况，用PFC和变换器组合电路构成小功率AC-DC开关电源，只用一个主开关管，可使PF校正到0.8以上，称为单管单级PF 校正AC-DC变换器，简称为S4。例如一种隔离式S4PF校正AC/DC变换器，前置功率因数校正器用DCM运行的Boost变换器，后置电压调节器主电路为反激变换器，按CCM或DCM运行；两级电路合用一个主开关管。

1.2.5 高频开关电源的电磁兼容研究

高频开关电源的电磁兼容问题有特殊性。通常，它涉及到开关过程产生的di/dt 和dv/dt，引起强大的传导型电磁干扰和谐波干扰。有些情况还会引起强电磁场辐射。不但严重污染周围电磁环境，对附近的电气设备造成电磁干扰，还可能危及附近操作人员的安全。同时，开关电源内部的控制电路也必须能承受主电路及工业应用现场电磁噪声的干扰。由于上述特殊性和测量上的具体困难，专门针对开关电源电磁兼容的研究工作，目前还处于起始阶段。显然，在电磁兼容领域，存在着许多交叉科学的前沿课题有待人们研究。如：典型电路与系统的近场、传导干扰和辐射干扰建模；印制

┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊电路板和开关电源EMC优化设计软件；低中频、超音频及高频强磁场对人体健康的影响；大功率开关电源EMC测量方法的研究等。

1.2.6 开关电源的设计、测试技术

建模、仿真和CAD是一种新的、方便且节省的设计工具。为仿真开关电源，首先要进行仿真建模。仿真模型中应包括电力电子器件、变换器电路、数字和模拟控制电路，以及磁元件和磁场分布模型，电路分布参数模型等，还要考虑开关管的热模型、可靠性模型和EMC建模。各种模型差别很大，因此建模的发展方向应当是：数字-模拟混合建模；混合层次建模；以及将各种模型组成一个统一的多层次模型（类似一个电路模型，有方块图等）；自动生成模型，使仿真软件具有自动建模功能，以节约用户时间。在此基础上，可建立模型库。

开关电源的CAD，包括主电路和控制电路设计、器件选择、参数优化、磁设计、热设计、EMI设计和印刷电路板设计、可靠性预估、计算机辅助综合和优化设计等。用基于仿真的专家系统进行开关电源的CAD，可使所设计的系统性能最优，减少设计制造费用，并能做可制造性分析，是21世纪仿真和CAD技术的发展方向之一。现在国外已开发出设计DC-DC开关变换器的专家系统和仿真用MATSPICE软件。

此外，开关电源的热测试、EMI测试、可靠性测试等技术的开发、研究与应用也是应大力发展的。

开关电源的拓扑结构很多，但是最基本的电路就是boost，buck以及buck-boost电路，本章大概的讲述了几种基本的电路和拓扑结构，从中选择了适合本次设计的反激式拓扑结构。

第二章反激式开关电源的理论基础

2.1 开关电源基本知识

下面列出一些本文所使用的开关电源基本知识，并给出解释。

效率：电源的输出功率与输入功率的百分比。其测量条件是满负载，输入交流电压为标准值。

ESR：等效串联电阻。它表示电解电容呈现的电阻值的总合。一般情况下，ESR值越低的电容，性能越好。

输出电压保持时间：在开关电源的输入电压撤消后，依然保持其额定输出电压的时间。启动浪涌电流限制电路：它属于保护电路。它对电源启动时产生的尖峰电流

┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊起限制作用。为了防止不必要的功率损耗，在设计这一电路时，一定要保证滤波电容充满电之前，就起到限流作用。

隔离电压：电源电路中的任何一部分与电源基板地之间的最大电压。或者能够加在开关电源的输入端与输出端之间的最大直流电压。线性调整率：输出电压随输入线性电压在指定范围内变化的百分率。条件是负载和周围的温度保持恒定。

负载调整率：输出电压随负载在指定范围内变化的百分率。条件是线电压和环境温度保持不变。

噪音和波纹：附加在直流输出信号上的交流电压和高频尖峰信号的峰值。通常是以MV度量。隔离式开关电源：一般指高频开关电源。它从输入的交流电源直接进行整流和滤波，不使用低频隔离变压器。

输出瞬态响应时间：从输出负载电流产生变化开始，经过整个电路的调节作用，到输出电压恢复额定值所需要的时间。

过载或过流保护：防止因负载过重，使电流超过原设计的额定值而造成电源损坏的电路。

远程检测：电压检测的一种方法。为了补偿电源输出的电压降，直接从负载上检测输出电压的方法。

软启动：在系统启动时，一种延长开关波形的工作周期的方法。工作用期是从零到它的正常工作点所用的时间。

电磁干扰—无线频率干扰(EMI RFl )：即那些由开关电源的开关元件引起的，不希望传递和发射的高频能量频谱。

快速短路保护电路:一种用于电源输出端的保护电路。当出现过压现象时，保护电路启动，将电源输出端电压快速短路。

2.2开关电源的几种基础结构

2.2.1 boost电路

图 2-1 boost电路

┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊2.2.1.1 boost电路的工作原理

Boost电路（图2-1）即为升压斩波电路，当V1导通时，能量从输入电源流入，并储存于电感中，由于Q1导通期间正向饱和管压降很小，所以这时二极管D1反偏，负载由滤波电容C供给能量，将C1中储存的电能释放给负载。当截止时，电感中电流不能突变，它所产生的感应电势阻止电流减小，感应电势的极性为下正上负，二极

管D1导通，电感中储存的能量2

I

L2

1

?经二极管D1，流入电容C1，并供给负载R。

在Q1导通的

on

T期间，能量储存于电感L1中，在截止的

off

T期间，电感释放的

能量补充在导通期间给电容损失的能量。Q1截止时，电感L1上电压跳变的幅值时与

占空比有关的，

on

T愈大，L1中峰值电流大，储存的磁能愈大。所以，如果在导通期

间内存的能量要在期间释放出来，那么，L1上的脉冲必定比较高的。假定开关无损耗，并联变换器电路在输入电压V1和输入电流I1，能在较低的输出电流I1下，输

出较高的电压

V。

稳压电源达到稳态后，输出电压稳定在所需的恒定值

V，只要适当选择电容C1，输

出纹波可做得足够小，当要求纹波为

ΔV，直流输出电流为是

I，由于在管子导通

on

ΔV

T

I

C1

?

=(2-1)

当Q1导通时，忽略管子导通压降，电感上的电压为输入电压

1

V,并且电流按1

1

L

V

ΔT

ΔI=速率线性上升，周期导通期间V1导通时，L1中的电流增量为on

1

1

T

)

L

V(

ΔI?

=

+。当V1止时，假定L1右端的电感反冲电压等于输出电压V0，则

L1上的电压为

1

V

V-，L1中的电流以1

off

1

L

T

)

V

(V

ΔI?

-

=

-

，而在稳态，导通期间

L1中电流的增量应等于关断期间电流的减量，故有

1

off

1

o

1

on

1

L

T

)

V

(V

L

T

V?

-

=

?

(2-2)

D

1

1

V

V

1

o-

?

=

(2-3)

由上式可知，当改变占空比D时，就能获得所需的上升的电压值。由于占空比D总

是小于1，

V总是大于

1

V。

┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊Boost电路能将电压升高的原因是电感L1储能之后具有使电压泵升的作用，而电容C 能将输出电压保持住。

2.2.1.2 boost电路特点：

boost电路的电路相比较其他电路来的简单，所以成本比较低，另外boost电路的输出电压高于输入电压，能够起到升压作用。

boost电路的转换效率比较低，所以电源电压的利用率比较低，输出的功率较小。由boost电路最为显著的特点可以知道，boost电路只适用于升压电路。

2.2.2 buck

电路

图2-2 buck电路

2.2.2.1 buck电路的工作原理

Buck电路（图2-2）即为降压斩波电路。控制脉冲使Q1导通之后，C开始充电，输出电压

o

V加到负载R两端，在C充电过程中，电感L1内的电流逐渐增加，储存的

磁场能量也逐渐增加。此时续流二极管D1因反向偏置而截止。经过

on

T时间以后，控制信号使Q1截止，L1中的电流减小，L1中储存的磁场能量便通过续流二极管D1传递给负载。当负载电压低于电容C两端的电压时，C便向负载放电。经过关断时间后，控制脉冲又使Q1导通，上述过程重复发生。

当控制信号使Q1导通时，电感L1中的电流从最小值增加到最大值，当控制信号使V 截止时，L1中的电流又从最大值下降到。建设Q1具有理想的开关特性，其正向饱和管压降可以忽略，所以可以列出以下的方程：

t

iL

1

L d

d

L

V

V

V=

-

=(2-4) 由此可得出：?-

=

t

1

L

)d

V

(V

L

1

i(2-5)

1min

o

1

o

1

L

I

t

L

V

V

V

V

i+

-

-

=(2-6)

┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊Q1导通状态终止时，

on

T

T=时，L1中的电流达到最大值，得：

1min

on

1

1max

I

T

L

V

V

I+

?

-

=(2-7)

在Q1截止期间，L1中的电流经续流二极管D1向负载释放能量，假若忽略D1的正向压降，则可得出下列方程:

dt

d

L

V iL

O

-

=(2-8)

?

-

=

t

O

L

d

V

L

1

i(2-9)

1max

O

L

I

t

L

V

i+

?

-

=(2-10)

Q1截止状态终止时，即T=

off

T时，L1中的电流下降到最小值，得：

1min

off

O

1min

I

T

L

V

I+

?

-

=(2-11) 由上面的公式可得:

1

on

1

off

on

on

1

O

V

D

T

T

V

T

T

T

V

V?

=

?

=

?

?

=(2-12)

式中

on

T是开关导通时间，是

off

T开关截止时间；T是开关管工作周期，D是占空比。

由上式可知，输出电压

o

V越大开关管的占空比D=T

T

on

成正比，所以通过改变开关

管的占空比可以控制输出平均电压的大小。由于占空比D总是小于1，所以

V总是

小于

1

V，所以这样的电路称为降压斩波电路，即buck变换器。

2.2.2.2 buck电路的特点

Buck电路只能实现降压，所以在任何时候，输出电压只能比输入电压低。由于电路中没有变压器，所以输入和输出之间没有隔离。Buck电路的输出只有一路，不能用于多路输出，除非加个第二级的电压调节器，虽然buck电路即可以工作于电流连续状态，又可以工作于电流总是断续的。

Buck变换器开关的门极驱动很麻烦，但是buck电路简单，所以成本比较低，而且buck变换器能把一个正的输入变换成一个负的输出。

2.2.3 buck-boost电路

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┊

图 2-3 buck-boost 电路

2.2.

3.1 buck-boost 电路的工作原理

升降压斩波电路的原理图如图2-3所示。由可控开关Q 、储能电感L 、二极管D 、滤波电容C 、负载电阻R L 和控制电路等组成。

当开关管Q 受控制电路的脉冲信号触发而导通时，输入直流电压V 1全部加于储能电感L 的两端，感应电势的极性为上正下负，二极管D 反向偏置截止，储能电感L 将电能变换成磁能储存起来。电流从电源的正端经Q 及L 流回电源的负端。经过t on 时间以后，开关管Q 受控而截止时，储能电感L 自感电势的极性变为上负下正，二极管D 正向偏置而导通，储能电感L 所存储的磁能通过D 向负载 R L 释放，并同时向滤波电容C 充电。经过时间后，控制脉冲又使Q 导通，D 截止，L 储能，已充电的 C 向负载R L 放电，从而保证了向负载的供电。此后，又重复上述过程。由上述讨论可知，这种升降压斩波电路输出直流电压V 2的极性和输入直流电压升降压斩波电路V 1的极性是相反的，故也称为反相式直流交换器。 假设储能电感L 足够大，其时间常数远大于开关的周期，流过储能电感的电流可近似认为是线性的，并设开关管Q 及二极管都具有理想的开关特性。分析电路图可以得到：

Q 导通期间，D 截止，电感L 两端的电压为V 1，呈线性上升。

1L L V dt

di

L U == (2-13)

L01

1L I t L

V dt L V i +?==

? (2-14) 式(2-14)中L0I 是Q 导通前流过L 的电流。当on t t =时，流过L 的电流达到最大值: L0on 1

Lmax I t L

V i +?=

(2-15) Q 截止期间，D 导通，L 向负载和C1供电，电感两端电压

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2

L

i

L

V

dt

d

L

u-

=

=(2-16)

式(2-15)中

Lmax

i为Q截止前流过L电流。当在关断时，Q开始导通，L中电流下降到极小值：

Lmax

off

2

Lmin

L0

i

t

L

V

i

I+

?

-

=

=(2-17)

(3) 输入直流电压U1和输出直流电压U2的关系

将(2-17)式代入(2-15)式可得：

Lmax

off

2

on

1

Lmax

i

t

L

V

t

L

V

i+

?

-

?

=(2-18)

off

2

on

1t

L

V

t

L

V

?

=

?(2-19)

α

1

α

V

t

T

t

V

t

t

V

V

1

on

on

1

off

on

1

2-

?

=

-

?

=

?

=(2-20)

当导通时间小于关断时间时，d<0.5，V2

当导通时间等于关断时间时，d＝0.5，V2＝V1;

当导通时间大于关断时间时，d>0.5，V2>V1，电路属于升压式。

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O

O

O

O

iL

VL(V1)

i1

ic

t

t

t

t

DT T 2T 3T 4T

图2-4 buck-boost电路波形图

2.3电路拓扑结构的选择

2.3.1电路拓扑结构选择要注意的问题

（1）升压或降压：输入电压总是比输出电压高或低吗，如果不是就不能选择buck 变换器或boost变换器。

（2）占空比：输入电压和输出电压是否相差5倍以上，如果是，就可能要用变压器。计算合适的占空比，不要使占空比太小或太大。

（3）需要多少组输出电压：如果多于一组，除非再后接电压调节器，否则就可能需要变压器，输出电压组数很多时，建议用多个变换器，这样做的结果比较理想。

（4）是否需要隔离：考虑电压的高低，如果需要隔离就需要变压器。

（5）EMI有什么要求：EMI的要求很高，建议不要输入电流不连续的那些拓扑，如buck变换器，boost变换器，最好让变换器工作于电流连续模式。

（6）成本高低：对离线式电源来说，也可以用IGBT，否则就考虑MOSTET。

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（7）电源是否需要空载工作：如果电源需要空载工作，变换器就要工作于电流断续模式，除非是同步整流。

（8）是否能够同步整流：同步整流不管负载大小如何，都可以是变换器工作于电流连续模式。

（9）输出电流的大小：如果输出电流很大，选用电压模式要比电流模式控制好。

2.3.2 拓扑结构的对比分析

Buck电路存在着很多限制，变换电路上只有一个电感，没有变压器，这就意味着输入和输出之间不可能有隔离。Buck变压器只能对输入电压进行降压变换，如果输入电压比输出电压低，变换器就不能正常工作，而且buck电路只有一路输出，如果需要多路输出电压，除非愿意采用第二级电压调节器，如接解线性调节器，buck 电路就不能使用；虽然buck电路既可以工作于电流连续状态，又可以工作于电流断续状态，但是输入电流总是断续的，这就意味着每个周期里，当开关关断时，输入电流为零，输入电流断续会使EMI滤波器要比别的电路拓扑更大，而且buck电路不应用门极驱动。

Boost电路一个周期时间内，开关导通时，电压加于电感上，电流以某一斜率上升，并将能量储存在电感中，当开关关断时，电流讲过二极管流向输出电容和负载。但是buck变换器只有一个输出电压，无法得到多个输出电压，输出电压和输入电压没有隔离，输出电压不能比输入电压低，即使完全关断开关，输出电压只能等于输入电压（除去二极管的导通压降）。如果你需要只有一组输出且不用隔离的电源，那么boost变换器只需要处理只有一个绕组的电感即可。正激式变换器需要有一个最小负载，电感必须足够大，才能保证脉动电流的峰值小于最小负载电流，否则电流就不会连续，并引起输出电压上升，所以正字式变压器不能工作在空载状态，因为无穷大的电感是不现实的。正激式变换器的变压器不能存储能量，因此不像反激式变换器那样有功率上的限制，变换器只有一个电感，用来平滑输出电容上的电流，正激式变换器可以做到500W甚至更大，这对MOSFET的要求比较高。

反激式变换器，开关导通时，能量存储于变压器原边的电感中，注意变压器的同名端，当开关关断时，漏极电压要高于输入电压，变压器副边电压高于地，使二极管导通，向输出电容和负载提供电源。反激式变换器可以在变压器副边有多少个绕组，方便地输出多组电压。各个输出电压和原边隔离，而且各组输出电压可以任意大小，仅仅通过调节器的变比就能实现。这种电阻可以工作于电流模式，也可以工作于电流断续模式，而且反激式变换器最常见的工作模式是电流断续模式。

2.3.3 拓扑结构选择

我所设计的开关电源的输入是我们所用的交流电，而输出是小功率。因为buck变换器是不用变压器的，是非隔离式的，而且都是针对小功率，只能单方面的升压或降压，且不能多路输出，调试上不出现问题，如果要再多做一路5V的输出，那就不考虑buck 变换器和boast变换器。正激电路的优点很多，但正激变换器的变压器是不能够存储能量的，虽然没有功率上线，但是正激电路多采取双正激开关电路用在较大的功率电路，而且对于要求严格的Mosfet管，以现有的条件限制无法满足。从实练室现有的材料，我准备采用UC3845芯片，反激式的输出是5V,正好符合输出的要求。

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图 2-5 反激电路

2.4 反激电路

2.4.1 反激电路的工作原理

如图2-5的工作过程是，接通V1后，通过启动电路R1、R2、C1、VD3在VT 基极中流过小电流，一次绕组T1原边启动，在反馈绕组上产生一个感应电压；此电压使VT 基极电流增大，导致其集电极电流随之增大，形成正反馈过程，使VT 很快饱和。致使副边两端电压使VD2反偏，随着VT 集电极电流增大，R3上的压降增加，VT 的基极电位由于电路中加了稳压二极管VD3而保持不变，故VT 基极电流不断减小，VT 开始退出饱和区,并向截止状态转换。VT 的基极电流减小引起集电极电流减小，L1及原边上的极性均发生翻转，VT 的基极电流进一步减小，其集电极电流也随之减小，形成正反馈过程，VT 很快截止。在VT 截止期间，由于副边极性翻转式VD2导通，T 在VT 导通期间所存储的磁能转成电能而释放，供给负载。当磁能全部释放完毕，L1上压降为零时，启动电路重新开始工作，周而复始，形成自激震荡。 由图反激波形图可得：

omax imax cemax V n V V ?+= (2-21) 二极管上的最大反压为：

┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊

cemax

imax

VD2

V

n

V

V+

=(2-22)

其中周期和输入电压及输出电压的关系式为:

)

nV

1

V

1

(

L

P

2

T

o

1

w

o

+

?

?

=(2-23)从式(2-23)可知，当Vi、Vo一定时，f与Po成反比；当P、Vo一定时，f与Vi

成反比，属于脉冲宽度与频率混合调制，也是自激型反激式电路的主要特性。变压器一次电流与输入电压、输出电压之间的关系式为：

)

nV

1

V

1

(

P

2

V

T

P

T

2

i

o

1

o

1

on

o

imax

+

?

?

=

?

?

?

=(2-24)

从式(2-24)可知，当Po、Vo一带那个是，Vi增大，1max

i减小；当Vi，Vo一定

时，

1max

i与Po(即I0)成正比，在

i

V=1max

V，1max

i值最大。

输出电压与输入电压之间的关系：

w

L

1

on

o L

T

2

R

V

T

V

?

?

?

?

=(2-25)

2.4.2反激电路的特点

在VT导通期间，VD2反偏；在VT截止时，VD2正偏，供给负载功率；VT集

电极承受的最大电压值

omax

imax

cemax

V

n

V

V?

+

=；另外电路的利用率不高，一般用在小

功率输出场合。

2.5 本章小结

开关电源有多种拓扑结构，常用的是上面所提到的几种，每一种拓扑结构都要自己的优势和缺点，所以只有仔细分析各种拓扑结构，才能决定自己的设计选择哪种才是最优设计。通过对各种拓扑电路的分析，结和一些其他因素，选择合适的拓扑结构。

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装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊

第三章反激式开关电源整体设计任何一种开关电源的设计都要先从整体上了解和熟悉开关电源的基本组成以及

各部分的作用原理。其主电路主要包括：输入整流滤波电路，开关元件，变压器，输出滤波电路，控制电路等等。

3.1 反激式开关电源的框图设计

开关电源的主要电路是由输入电磁干扰滤波器（EMI）、整流滤波电路、功率变换电路、PWM控制器电路、输出整流滤波电路组成。辅助电路有输入过欠压保护电路、输出过欠压保护电路、输出过流保护电路、输出短路保护电路等。

1.整流电路

整流电路的作用是利用具有单向导电性能的整流元件，将正负交替的正弦交流电压整流成为单方向的脉动电压。但是，这种单向脉动电压往往包含着很大的脉动成分，距离理想的直流电压还差得很远。

2.滤波器

滤波器由电容、电感等储能元件组成。它的作用是尽可能地将单向脉动电压中的脉动成分滤掉，使输出电压成为比较平滑的直流电压。但是，当电网电压或负载电流发生变化时，滤波器出直流电压的幅值也将随之而变化，在要求比较高的电子设备中，这种情况是不符合要求的。

3.隔离变压器

电网提供的交流电一般为220V（或380V）。而各种电子设备所需要直流电压的幅值却各不相同。因此，常常需要将近电网电压先经过电源变压器，然后将变换以后的副边电压再去整流、滤波和稳压，最后得到所需要的直流电压幅值。而反激式开关电源的组成也和一般的开关电源电路类似，图3-1就是隔离反激式开关电源的基本框图。

┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊4.PWM控制器

PWM 控制器是对逆变电路开关器件的通断进行控制, 使输出一系列幅值相等而脉宽不相等的脉冲, 用这些脉冲代替正弦波或所需的波形。按一定的规则对各脉冲的宽度进行调制, 既可改变逆变电路输出电压的大小, 也可改变输出频率。采用PWM的逆变电路可同时解决改善电压和波形的双重任务。

反激式开关电源的组成也和一般的开关电源电路类似，图3-1就是隔离反激式开关电源的基本框图。

辅助电路

高频变换开

关器件

PWM控制器

隔离变压

器

输出整流滤

波器

整流滤波

AC输入DC输出

图3-1 隔离反激式开关电源的方框图

设计思路：

(1)设计一个整流滤波器和DC/DC变换器之间加入了功率因数校正电路。220V 交流电经整流供给功率因数校正电路，提高电源的输入功率因数，同时降低了谐波电流，从而减小谐波污染。

(2)设计反馈控制电路、保护电路、软启动控制电路、浪涌吸收电路。

(3)分析外围元器件参数对电路性能指标的影响。

要解决开关电源的电磁兼容性问题，可从三个方面入手：第一，减小骚扰源产生的骚扰信号；第二，切断骚扰信号的传播途径；第三，增强受骚扰体的抗骚扰能力。在解决开关电源内部的兼容性时，可以综合利用上述三个方法，以成本效益比及实施的难易性为前提。

(4)性能指标的分析：对电源的转换率，功耗，兼容性等各个性能指标进行分析。3.2输入整体电路的设计

3.2.1 输入电路的设计

3.2.1.1 输入保护器件

隔离式开关电源在加电时，会产生极高的浪涌电流，设计者必须在电源的输入端采取一些限流措施，才能有效地将浪涌电流减小到允许的范围之内。浪涌电流主要是由滤波电容充电引起的，在开关管开始导通的瞬间，电容对交流呈现出很低的阻抗，一般情况下，只是电容的E5R值。如果不采取任何保护措施，浪涌电流可接近几百安培。

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通常广泛采用的措施有两种，一种方法是利用电阻-双向可控硅并联网络；另一种方法是采用负温度系数(NTc)的热敏电阻。用以增加对交流线路的阻抗，把浪涌电流减小到安全值。

电阻—双向可控硅技术：采用此项浪涌电流限制技术时，将电阻与交流输入线相串联。当输入滤波电容充满电后．由于双向可控硅和电阻是并联的，可以把电阻短路，对其进行分流。这种电路结构需要一个触发电路，当某些预定的条件满足后，触发电路把双向可控硅触发导通。设计时要认真地选择双向可控硅的参数，并加上足够的散热片，因为在它导通时，要流过全部的输入电流。

热敏电阻技术：这种方法是把NTc(负温度系数)的热敏电阻串联在交流输入端或者串联在经过桥式整流后的直流线上。

图3-2 热敏电阻的特性曲线

当开关电源时，热敏电阻的阻值基本上是电阻的标称值。这样，由于阻值较大，它就限制了浪涌电流。当电容开始充电时，充电电流流过热敏电阻，开始对其加热。由于热敏电阻具有负温度系数，随着电阻的加热，其电阻值开始下降，如果热敏电阻选择得合适，在负载电流达到稳定状态时，其阻值应该是最小。这样，就不会影响整个开关电源的效率。

反激式变换器的输入端通常串联保险丝盒一个标称阻值几欧到几十欧的负温度系数热敏电阻（NTC），保险丝的作用显而易见，在电路出现短路或者过流时，为整个电路提供最后一道保护屏障。负温度系数热敏电阻则在电路启动时起到了减小浪涌电流的作用。当输入端接通电源时，对于没有PFC 功能的电路，输入滤波大电容将造成输入端出现大的浪涌电流，接入NTC 后，由于启动瞬间NTC 温度较低，阻值较大，有效抑制了浪涌电流。随着电源的工作，NTC 流过电流发热，阻值减小，NTC 造成的线电压损耗也随之降低。由于保险丝和热敏电阻都属于阻性元件所以选取时根据有效值电流计算。如图七所示的电路中，输出5V/2A，预估效率75%，我们选择2A/250v 的保险丝。

3.2.1.2 输入整流部分

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图3-3 整流滤波电路

市电输入一般为50Hz 或60Hz 的工频信号，输入整流二极管一般为高压PiN 二极管，因此二极管的功耗主要是导通损耗。导通损耗等于二极管的正向压降与正向平均电流的乘积，对于交流正弦输入和全桥整流的应用，平均二极管电流等于有效值电流乘以正弦因子，计算公式如（3-1）：

0.075(A)0.4750.1570.475I I max

rms max

avg D =?=?=- （3-1） 所以理论上计算得到所需的二极管最大整流电流只需大于75mA 。但是考虑到额定电流更大的二极管发热更低，并且在大的输入滤波电容作用下，流过整流二极管的电流波形为尖脉冲，为了增加二极管的寿命和可靠性，通常选择额定电流远大于计算所得到的最大平均电流。整流二极管的另一个重要参数是最大反向工作电压，桥式整流中，二极管承受的最大反向电压即市电输入最高电压。在实际应用中，为了安全起见，一般选择最大方向工作电压为市电最高输入电压2 倍的二极管。图3-3所示的电路中选取了1A/600V 的整流桥。 3.2.1.3 共模电感和输入滤波电容的选取

共模电感和安规X 电容一起组成了共模滤波器。在开关电源中，这两者的参数相对变化较小。对于共模滤波器电感，电感量在几mH 到几十mH ，一般情况下，功率越大时，共模电感的电感量越小。

输入滤波电容使整流后的半正弦信号变为相对平坦的直流电，电容量的大小决定了直流的平坦度，输入滤波电容上的电压即变换器的输入电压，为了较为准确地得到变换器输入直流电压的范围，我们需要计算电容上电压的波动值。我们假设一个周期内电容的充电时间为Tch ，并且规定充电时间占周期时长的百分比Dch ，根据经验，Dch 一般取0.2 到0.3，我们得到如下的计算过程：

C

)

T I(T C ΔQ ΔV ch DC -=

= （3-2） 其中，I 表示电容后接负载的平均电流，在电容上电压波动不大的情况下我们通过下式估算：

┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊

ac

in

in

V

2

P

I

-

=（3-3）

其中Pin 为反激变换器的输入功率，等于输出功率与系统效率的比值。最后我们得到电容上电压波动范围计算式如（3-4）：

in

ac

in

ch

o

ac

in

ch

in

DC2f

C

V

2

η

)

D

(1

P

C

V

2

)

T

(T

P

ΔV

?

?

-

=

-

=

-

-

（3-4）

其中fin表示工频频率，50 或60Hz，η为系统的效率。从上面的计算可以看出，变换器输入直流电压的波动正比于输入功率，反比于输入电容容量。对于离线式反激式变换器，一般按照每W 输出功率2—3μF 选取输入滤波电容。在确定输入滤波电容容量后，就可以得到变换器的输入直流电压范围。例如，对于图所示电路，输入85V—265V 交流市电，预估效率为0.75，取Dch=0.2，得到如下计算结果：

40V

2f

C

V

2

η

)

D

(1

P

ΔV

in

ac

in

ch

in

max

DC

≈

?

?

-

=

-

(3-5)

80(V)

40

85

2

ΔV

V

2

V min

DC

min

ac

in

min

DC

≈

-

?

=

-

=

-

（3-6）

375(V)

265

2

V max

DC

≈

?

= (3-7)

3.2.2反激式变换器电路中的开关晶体管

在反激式变换器电路中。所使用的开关晶体管必须符合两个条件，即在晶体管截止时，要能承受集电极尖峰电压，在晶体管导通时，要能承受集电极的尖峰电流。晶体管截止时所承受的尖峰电压按下面的公式进行计算：

max

in

CEδ

1

V

V

max-

=(3-8)

式(3-8)中，

in

V是输入电路整流滤波后的直流电压，﹠是最大工作占空比。所谓占空比指的是晶体管导通的时间与晶体管的一个工作周期(导通时间十截止时间)之比。为了限制晶体管的集电极安全电压，工作占空比应保持在相对地低一些，一般要低于50％，即最大占空比小于0.5。在实际设计时，占空比一般取0.4左右，这样它就限制了集电极峰值电压。

按如下粗算考虑：交流输入电压85~265V，取220V，220v乘以1.4(有效值)，即是整流后的直流电压99×1.4＝138.6V，308V再乘以2.2是304V，实际取值漏极与源极电压400V即可。

第二个设计准则是必须满足晶体管在导通时的集电极电流的需求

n

I

I L

C

=（3-9）

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MOV NTC 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。

单端反激开关电源方案

反激式开关电源变压器的设计 反激式变压器是反激开关电源的核心，它决定了反激变换器一系列的重要参数，如占空比D ，最大峰值电流，设计反激式变压器，就是要让反激式开关电源工作在一个合理的工作点上。这样可以让其的发热尽量小，对器件的磨损也尽量小。同样的芯片，同样的磁芯，若是变压器设计不合理，则整个开关电源的性能会有很大下降，如损耗会加大，最大输出功率也会有下降，下面我系统的说一下我设计变压器的方法。 设计变压器，就是要先选定一个工作点，在这个工作点上算，这个是最苛刻的一个点，这个点就是最低的交流输入电压，对应于最大的输出功率。下面我就来算了一个输入85V 到265V ，输出5V ，2A 的电源，开关频率是100KHZ 。 第一步，选定原边感应电压V OR 这个值是由自己来设定的，这个值就决定了电源的占空比。可能朋友们不理解什么是原边感应电压，为了便于理解，我们从下面图一所示的例子谈起，慢慢的来。 这是一个典型的单端反激式开关电源，大家再熟悉不过了，下面分析一下一个工作周期的工作情况，当开关管开通的时候，原边相当于一个电感，电感两端加上电压，其电流值不会突变，而线性的上升，有公式上升了的电流： I 升=V S *Ton/L 这三项分别是原边输入电压、开关开通时间和原边电感量．在开关管关断的时候，原边电感放电，电感电流又会下降，同样要尊守上面的公式定律，此时有下降了的电流： Ｉ降=V OR *T OFF /L 这三项分别是原边感应电压（即放电电压）、开关管关断时间和电感量．在经过一个周期后，原边电感电流会回到原来的值，不可能会变，所以，有： V S *T ON /L=V OR *T OFF /L 即上升了的等于下降了的，懂吗？好懂吧!上式中可以用Ｄ来代替T ON ，用(１－Ｄ)来代替T OFF 。移项可得： 图一

单端反激式开关电源-主电路设计

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；TOP244Y ABSTRACT 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)

反激电路介绍

电源网原创 对于探讨反激电源以及变压器这个话题，我犹豫了很久。因为关于反激的话题大家讨论了很多很多，这个话题已经被讨论的非常透彻了。关于反激电源的参数设计也有多篇文章总结。还有热心的网友，根据计算过程，自己编写了软件或电子表格把计算做的傻瓜化。但我也注意到，几乎每天都会出现关于反激设计过程出现问题而求助的帖子，所以，思量再三，我决定还是再一次提出这个话题！我不知道我是否能写出一些有新意的东西，但我会尽力去写好。不期望能入高手的法眼，但愿能给入门者一些帮助。 纵观电源市场，没有哪一个拓扑能像反激电路那么普及，可见反激电源在电源设计中具有不可替代的地位。说句不算夸张的话，把反激电源设计彻底搞透了，哪怕其他的拓扑一点不懂，在职场上找个月薪10K的工作也不是什么难事。 提纲 1、反激电路是由buck-boost拓扑演变而来，先分析一下buck-boost电路的工作过程。

工作时序说明： t0时刻，Q1开通，那么D1承受反向电压截止，电感电流在输入电压作用下线性上升。 t1时刻，Q1关断，由于电感电流不能突变，所以，电感电流通过D1，向C1充电。并在C1两端电压作用下，电流下降。 t2时刻，Q1开通，开始一个新的周期。 从上面的波形图中，我们可以看到，在整个工作周期中，电感L1的电流都没有到零。所以，这个工作模式是电流连续的CCM模式，又叫做能量不完全转移模式。因为电感中的储能没有完全释放。 从工作过程我们也可以知道，这个拓扑能量传递的方式是，在MOS管开通时，向电感中储存能量，MOS管关断时，电感向输出电容释放能量。MOS管不直接向负载传递能量。整个能量传递过程是先储存再释放的过程。整个电路的输出能力，取决于电感的储存能力。我们还要注意到，根据电流流动的方向，可以判断出，在输入输出共地的情况下，输出的电压是负电压。

2019年反激式开关电源设计大全

2019年反激式开关电源设计大全

前言 对一般变压器而言，原边绕组的电流由两部分组成，一部分是负载电流分量，它 的大小与副边负载有关；当副边电流加大时，原边负载电流分量也增加，以抵消 副边电流的作用。另一部分是励磁电流分量，主要产生主磁通，在空载运行和负 载运行时，该励磁分量均不变化。 励磁电流分量就如同抽水泵中必须保持有适量的水一样，若抽水泵中无水，它就无法产生真空效应，大气压就无法将水压上来，水泵就无法正常工作；只有给水泵中加适量的水，让水泵排空，才可正常抽水。在整个抽水过程中，水 泵中保持的水量又是不变的。这就是，励磁电流在变压器中必须存在，并且在整 个工作过程中保持恒定。 正激式变压器和上述基本一样，初级绕组的电流也由励磁电流和负载电 流两部分组成；在初级绕组有电流的同时，次级绕组也有电流，初级负载电流分 量去平衡次级电流，激励电流分量会使磁芯沿磁滞回线移动。而初次级负载安匝 数相互抵消，它们不会使磁芯沿磁滞回线来回移动，而励磁电流占初级总电流很 小一部分，一般不大于总电流10％，因此不会造成磁芯饱和。 反激式变换器和以上所述大不相同，反激式变换器工作过程分两步：第一：开关管导通，母线通过初级绕组将电能转换为磁能存储起来； 第二：开关管关断，存储的磁能通过次级绕组给电容充电，同时给负载供电。

可见，反激式变换器开关管导通时，次级绕组均没构成回路，整个变压 器如同仅有一个初级绕组的带磁芯的电感器一样，此时仅有初级电流，转换器没 有次级安匝数去抵消它。初级的全部电流用于磁芯沿磁滞回线移动，实现电能向 磁能的转换；这种情况极易使磁芯饱和。 磁芯饱和时，很短的时间内极易使开关管损坏。因为当磁芯饱和时，磁 感应强度基本不变，dB/dt近似为零，根据电磁感应定律，将不会产生自感电动 势去抵消母线电压，初级绕组线圈的电阻很小，这样母线电压将几乎全部加在开 关管上，开关管会瞬时损坏。 由上边分析可知，反激式开关电源的设计，在保证输出功率的前提下， 首要解决的是磁芯饱和问题。 如何解决磁芯饱和问题？磁场能量存于何处？将在下一篇文章：反激式开关电源 变压器设计的思考二中讨论。 反激式开关电源设计的思考二---气隙的作用 “反激式开关电源设计的思考一”文中，分析了反激式变换器的特殊性防止磁 芯和的重要性，那么如何防止磁芯的饱和呢？大家知道增加气隙可在相同ΔB的情况下，ΔIW的变化范围扩大许多,为什么气隙有此作用呢? 由全电流定律可知:

(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。假设变压器和其他元器件均为理想元器件，稳态工作如下： （1）当有源开关Q导通时，变压器原边电流增加，会产生上正下负的感应电动势，从而在副边产生下正上负的感应电动势，如图 3（a）所示，无源开关VD1因反偏而截止，输出由电容C向负 载提供能量，而原边则从电源吸收能量，储存于磁路中。 （2）当有源开关Q截止时，由于变压器磁路中的磁通不能突变，所以在原边会感应出上负下正的感应电动势，故VD1正偏而导通，

(整理)反激式开关电源变压器设计原理.

反激式开关电源变压器设计原理 (Flyback Transformer Design Theory) 第一节. 概述. 反激式(Flyback)转换器又称单端反激式或"Buck-Boost"转换器.因其输出端在原边绕组断开电源时获得能量故而得名.离线型反激式转换器原理图如图. 一、反激式转换器的优点有: 1. 电路简单,能高效提供多路直流输出,因此适合多组输出要求. 2. 转换效率高,损失小. 3. 变压器匝数比值较小. 4. 输入电压在很大的范围内波动时,仍可有较稳定的输出,目前已可实现交流输入在 85~265V间.无需切换而达到稳定输出的要求. 二、反激式转换器的缺点有: 1. 输出电压中存在较大的纹波,负载调整精度不高,因此输出功率受到限制,通常应用于150W以下. 2. 转换变压器在电流连续(CCM)模式下工作时,有较大的直流分量,易导致磁芯饱和,所以必须在磁路中加入气隙,从而造成变压器体积变大. 3. 变压器有直流电流成份,且同时会工作于CCM / DCM两种模式,故变压器在设计时较困难,反复调整次数较顺向式多,迭代过程较复杂. 第二节. 工作原理 在图1所示隔离反驰式转换器(The isolated flyback converter)中, 变压器" T "有隔离与扼流之双重作用.因此" T "又称为Transformer- choke.电路的工作原理如下: 当开关晶体管 Tr ton时,变压器初级Np有电流 Ip,并将能量储存于其中(E = LpIp / 2).由于Np与Ns极性相反,此时二极管D反向偏压而截止,无能量传送到负载.当开关Tr off 时,由楞次定律 : (e = -N△Φ/△T)可知,变压器原边绕组将产生一反向电势,此时二极管D正向导通,负载有电流IL流通.反激式转换器之稳态波形如图2. 由图可知,导通时间 ton的大小将决定Ip、Vce的幅值: Vce max = VIN / 1-Dmax VIN: 输入直流电压 ; Dmax : 最大工作周期 Dmax = ton / T 由此可知,想要得到低的集电极电压,必须保持低的Dmax,也就是Dmax＜0.5,在实际应用中通常取Dmax = 0.4,以限制Vcemax ≦ 2.2VIN. 开关管Tr on时的集电极工作电流Ie,也就是原边峰值电流Ip 为: Ic = Ip = IL / n. 因IL = Io,故当Io一定时,匝比 n的大小即决定了Ic 的大小,上式是按功率守恒原则,原副边安匝数相等 NpIp = NsIs而导出. Ip 亦可用下列方法表示: Ic = Ip = 2Po / (η*VIN*Dmax) η: 转换器的效率 公式导出如下: 输出功率 : Po = LIp2η / 2T

反激式开关电源的设计方法

1 设计步骤: 1.1 产品规格书制作 1.2 设计线路图、零件选用. 1.3 PCB Layout. 1.4 变压器、电感等计算. 1.5 设计验证. 2 设计流程介绍: 2.1 产品规格书制作 依据客户的要求，制作产品规格书。做为设计开发、品质检验、生产测试等的依据。 2.2 设计线路图、零件选用。 2.3 PCB Layout. 外形尺寸、接口定义，散热方式等。 2.4 变压器、电感等计算. 变压器是整个电源供应器的重要核心，所以变压器的计算及验证是很重要的， 2.4.1 决定变压器的材质及尺寸: 依据变压器计算公式 Gauss x NpxAe LpxIp B 100(max ) B(max) = 铁心饱合的磁通密度(Gauss) Lp = 一次侧电感值(uH) Ip = 一次侧峰值电流(A) Np = 一次侧(主线圈)圈数 Ae = 铁心截面积(cm 2) B(max) 依铁心的材质及本身的温度来决定，以TDK Ferrite Core PC40为例，100℃时的B(max)为3900 Gauss ，设计时应考 虑零件误差，所以一般取3000~3500 Gauss 之间，若所设计的 power 为Adapter(有外壳)则应取3000 Gauss 左右，以避免铁心 因高温而饱合，一般而言铁心的尺寸越大，Ae 越高，所以可以 做较大瓦数的Power 。 2.4.2 决定一次侧滤波电容: 滤波电容的决定，可以决定电容器上的Vin(min)，滤波电容越大，Vin(win)越高，可以做较大瓦数的Power ，但相对价格亦较高。 2.4.3 决定变压器线径及线数: 变压器的选择实际中一般根据经验，依据电源的体积、工作频率，

反激式开关电源设计的思考(一到五)

反激式开关电源设计的思考一 对一般变压器而言，原边绕组的电流由两部分组成，一部分是负载电流分量，它的大小与副边负载有关；当副边电流加大时，原边负载电流分量也增加，以抵消副边电流的作用。另一部分是励磁电流分量，主要产生主磁通，在空载运行和负载运行时，该励磁分量均不变化。 励磁电流分量就如同抽水泵中必须保持有适量的水一样，若抽水泵中无水，它就无法产生真空效应，大气压就无法将水压上来，水泵就无法正常工作；只有给水泵中加适量的水，让水泵排空，才可正常抽水。在整个抽水过程中，水泵中保持的水量又是不变的。这就是，励磁电流在变压器中必须存在，并且在整个工作过程中保持恒定。 正激式变压器和上述基本一样，初级绕组的电流也由励磁电流和负载电流两部分组成；在初级绕组有电流的同时，次级绕组也有电流，初级负载电流分量去平衡次级电流，激励电流分量会使磁芯沿磁滞回线移动。而初次级负载安匝数相互抵消，它们不会使磁芯沿磁滞回线来回移动，而励磁电流占初级总电流很小一部分，一般不大于总电流10％，因此不会造成磁芯饱和。 反激式变换器和以上所述大不相同，反激式变换器工作过程分两步： 第一：开关管导通，母线通过初级绕组将电能转换为磁能存储起来； 第二：开关管关断，存储的磁能通过次级绕组给电容充电，同时给负载供电。 可见，反激式变换器开关管导通时，次级绕组均没构成回路，整个变压器如同仅有一个初级绕组的带磁芯的电感器一样，此时仅有初级电流，转换器没有次级安匝数去抵消它。初级的全部电流用于磁芯沿磁滞回线移动，实现电能向磁能的转换；这种情况极易使磁芯饱和。 磁芯饱和时，很短的时间内极易使开关管损坏。因为当磁芯饱和时，磁感应强度基本不变，dB/dt近似为零，根据电磁感应定律，将不会产生自感电动势去抵消母线电压，初级绕组线圈的电阻很小，这样母线电压将几乎全部加在开关管上，开关管会瞬时损坏。 由上边分析可知，反激式开关电源的设计，在保证输出功率的前提下，首要解决的是磁芯饱和问题。 如何解决磁芯饱和问题？磁场能量存于何处？将在下一篇文章：反激式开关电源变压器设计的思考二中讨论。 关键词:开关电源反激式磁芯饱和 反激式开关电源设计的思考二 “反激式开关电源设计的思考一”文中，分析了反激式变换器的特殊性防止磁芯和的重要性，那么如何防止磁芯的饱和呢？大家知道增加气隙可在相同ΔB的情况下，ΔIW的变化范围扩大许多,为什么气隙有此作用呢?由全电流定律可知:

单端反激式开关电源(毕业设计)

目录 摘要 (2) 第一章开关电源概述 (1) 1.1 开关电源的定义与分类 (1) 1.2 开关电源的基本工作原理与应用 (1) 1.2.1 开关电源的基本工作原理 (1) 1.2.2 开关电源的应用 (2) 1.3 开关电源待解决的问题及发展趋势 (5) 1.3.1 开关电源待解决的问题 (5) 1.3.2 开关电源的发展趋势 (5) 第二章设计方案比较与选择 (7) 2.1 本课题选题意义 (7) 2.2 方案的设计要求 (7) 2.3 选取的设计方案 (8) 第三章反激式高频开关电源系统的设计 (9) 3.1 高频开关电源系统参数及主电路原理图 (9) 3.2 单端反激式高频变压器的设计 (10) 3.2.1 高频变压器设计考虑的问题 (10) 3.2.2 单端反激式变压器设计 (11) 3.3 高频开关电源控制电路的设计 (15) 3.3.1 PWM 集成控制器的工作原理与比较 (15) 3.3.2 UC3842工作原理 (17) 3.3.3 UC3842的使用特点 (18) 3.4 反馈电路及保护电路的设计 (19) 3.4.1 过压、欠压保护电路及反馈 (19) 3.4.2 过流保护电路及反馈 (19) 3.5变压器设计中注意事项 (20) 第四章总结 (21) 参考文献 (23) 致谢 ............................................................................................................................ 错误！未定义书签。

开关电源反激设计案例

5V/3A 设计流程 在电源的各种拓扑结构上，反激变换线路其结构简单，设计方便，易于控制，整体稳定 性好。一般用于小功率电源上，使用控制芯片为UC3843BN ， 一、规格参数： Vin=90V AC~264V AC F=47Hz~63Hz V out=5V Io=3A Po=15W 假定参数： Dmax=0.4（最大占空比，反激电源宽电压输入一般取0.4左右，高电压输入取0.3左右。） f=86K 即：T=1/86=11.6Us Ton=D*T=4.64uS Toff=T-Toff=6.96uS （根据磁芯材料和、 功率管的开关损耗、EMI 来选择工作频率。） Vmin=90Vac*1.4=126V Vmax=264Vac*1.4=370V (AC 输入整流后大电解上的电压) 效率η=0.72（根据线路、功率大小的经验取值，也可以通过计算电源损耗估算效率。） △ B=0.23T （反激取值范围＜0.25,防止变压器饱和。） K=0.8（连续深度，当0.4＜K ＜1时，工作在连续状态。） 二、高频变压器选取及设计： 通过功率等级选取EE25磁芯，余量也比较大，Ae=42.4mm^2。 １、计算Np ，根据法拉第定律： min V V Ton Ae B NP dt d =???=Φ= Ts uS V Ae B Ton V NP 9.95542.423.064.4126min =??=???= ? 取整Np=60TS 。 ２、计算Ns ，在每个周期变压器磁芯置位和复位伏秒平衡： Ns Toff Vf Vo Np Ton V ?+=?)(min TS uS V Ts uS V V Ton V NP Toff Vf Vo Ns 4.0764.41266096.6)7.05(min )(=???+=???+= ? 取整Ns=4Ts 。 ３、原边电流平均值Iavg ： A V W V Po V Pin avg 165.012672.015min /min I =÷===η ４、原边每个导通周期内的平均电流值Iavg`： A A D Iavg Iavg 413.04 .0165.0max `===

UC3844在反激式开关电源上的一些探讨

UC3844在反激式开关电源上的一些探讨 随着现代科技的飞速发展，功率器件也不断更新，PWM技术的发展也日趋完善，开关电源正朝着小、轻、薄的方向发展。由于反激变换器具有电路拓扑简单、输入电压范围宽、输入输出电气隔离、体积重量小、成本低、性能良好、工作稳定可靠等优点，被广泛应用于实际变换器设计中。以前大多数开关电源采用离线式结构，一般从辅助供电绕组回路中通过电阻分压取样，该反馈方式电路简单，但由于反馈不是直接从输出电压取样，没有与输入隔离，抗干扰能力也差，所以输出电压中仍有2％的纹波，对于负载变化大和输出电压变化大的情况下响应慢，不适合精度较高或负载变化范围较宽的场合。下面的设计采用可调式精密并联稳压器TL431配合光耦构成反馈回路，达到了更好的稳压效果。 1 UC3844芯片的介绍 UC3844是美国Unitrode公司生产的一种高性能单端输出式电流控制型脉宽调制器芯片，由该集成电路构成的开关稳压电源与一般的电压控制型脉宽调制开关稳压电源相比具有外围电路简单、电压调整率好、频响特性好、稳定幅度大、具有过流限制、过压保护和欠压锁定等优点。其内部电路结构如图1所示。

该芯片的主要功能有：内部采用精度为±2．0％的基准电压为5．00V，具有很高的温度稳定性和较低的噪声等级；振荡器的最高振荡频率可达500kHz。内部振荡器的频率同脚8与脚4间电阻Rt、脚4的接地电容Ct的关系如式(1)所列，即 其内部带锁定的PWM(Pulse Width Modulation)，可以实现逐个脉冲的电流限制；具有图腾柱输出，能提供达1A的电流直接驱动MOSFET功率管。 2 电源的设计及稳压工作原理 单端反激变换器，所谓单端，指高频变压器的磁芯仅工作在磁滞回线的一侧，并且只有一个输出端；反激式变换器工作原理，当加到原边主功率开关管的激励脉冲为高电平使MOSFET、开关管导通时，整流后的直流电压加在原边绕组两端，此时因副边绕组相位是上负下正，使整流二极管反向偏置而截止，磁能就储存在高频变压器的原边电感线圈中；当驱动脉冲为低电平使MOSFET开关管截止时，原边绕组两端电压极性反向，使副边绕组相位变为上正下负，则整流二极管正向偏置而导通，此后储存在变压器中的磁能向负载传递释放。 图2中MOSFET功率开关管的源极所接的R12是电流取样电阻，变压器原边电感电流流经该电阻产生的电压经滤波后送入UC3844的脚3，构成电流控制闭环。当脚3电压超过1V时，PWM锁存器将封锁脉冲，对电路启动过流保护功能；UC3844的脚8与脚4间电阻R16及脚4的接地电容C19决定了芯片内部的振荡频率，由于UC3844内部有个分频器，所以驱动MOSFET功率开关管的方波频率为芯片内部振荡频率的一半；图3中变压器原边并联的RCD缓冲电路是用于限制高频变压器漏感造成的尖峰电压。变压器副边整流二极管并联的RC回路是为了减小二极管反向恢复期间引起的尖峰。MOSFET功率管旁边的RCD缓冲电路是为了防止MOSFET功率管在关断过程中承受大反压。缓冲电路的二极管一般选择快速恢复二极管，而变压器二次侧的整流二极管一般选择反向恢复电压较高的超快恢复二极

反激式开关电源设计资料.doc

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： D1 T 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。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 ff P 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

反激式开关电源理工科毕业设计开题报告(最新整理)

华南理工大学广州学院 本科生毕业设计（论文）开题报告 反激开关电源的设计 学院电气工程学院 专业班级10电力工程及其自动化5班 姓名吴宏达 学生学号201039488139 指导教师张冬梅 填表日期2014-1-10

说明 1．开题报告是保证毕业设计（论文）质量的一个重要环节，为规范毕业设计的开题报告，特印发此表。 2．学生应在开题报告前，通过调研和资料搜集，主动与指导教师讨论，在指导教师的指导下，完成开题报告。 3．此表一式三份，一份交学院装入毕业设计（论文）档案袋，一份交指导教师，一份学生自存。 4．选题需经基层教学单位（专业教研室）讨论审核、二级学院主管院长批准、报教务处备案, 方可正式进入下一步毕业设计（论文）阶段。

标等特点，现己成为开发中小功率开关电源、精密开关电源及开关电源模块的优选集成电路。 高效反激式开关电源以其电路抗干扰、高效、稳定性好、成本低廉等许多优点，特别适合小功率的电源以及各种电源适配器，具有较高的实用性。随着电力电子技术的发展，工作在高频的开关电源己经广泛应用于电气和电子设备的各个领域。开关电源设计的目的是通过能量处理将输入能量变化为所需要的能量输出，通常的形式是产生一个符合要求的输出电压，这个输出电压的值不能受输入电压或者负载电流的影响。 本设计开关电源是为满足一款实验用嵌入式开发板的供电需要，基于当前流行的单片集成开关电源芯片设计了一款反激开关电源。 二、研究目标、内容（论文提纲）及拟解决关键问题 通过学习和研究，收集和整理所设计开关电源的各项电气性能指标，计算和选取具体参数和器件，自主设计一个反激开关电源，论文提纲如下： 第一章绪论 1.1 开关电源及发展现状 1.2 课题背景和研究意义 1.3 本文主要工作和内容安排 第二章反激式开关电源简介 2.1 开关电源的分类 2.2 反激式开关电源的原理 第三章单端反激式开关电源系统级分析 3.1 电源设计指标 3.2 主电路拓扑 3.2.1 工作过程分析 3.2.2 工作方式选取 第四章单端反激式开关电源电路级设计 4.1 输入整流滤波器设计 4.1.1整流滤波器分析 4.1.2输入整流滤波器各个元器件选择和参数设置 4.2 钳位保护电路设计 4.2.1 钳位二级管的选择 4.3 反激变压器设计 4.2.1 反激变压器分析 4.2.2 反激变压器参数设置 4.4输出整流滤波电路设计

一款基于UC3842的单端反激式开关电源的设计

一款基于UC3842的单端反激式开关电源的设计 164908060( 楼主 ) 2013-8-31 11:00:32只看该作者 981 | 21 倒序浏览引言 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。 电路设计和原理 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。

反激电源波形详细解析

反激电源波形详细解析 假设在一台数字示波器上只看到这一点波型，知道变压器电感量为1mH，通过从示波器上测量和计算，得出下列数值(只讲解方法就行了) 1)大约的交流输入电压值 2)次级反到初级的电压 3)占空比 4)变压器漏感 5)变压器和MOS的总杂散电容 6)变压器传送的能量 明显反激，而且是断续模式 刚开始是漏感震荡，后来是电感和mosfet的电容震荡 前一个直流电压是Vin+(Np/Ns)(Vo+VF)(二极管导通压降)) 后一个就是Vin 后一个震荡的周期可以算出Cds大小 高压时MOS的Cds很小，振荡的电容主体是变压器杂散电容。 根据反射电压，反射电压持续时间，输入电压就可以计算导通时间，占空比也就出来了(伏特秒平衡)，Vref*Tvref=Vin*Ton 4/5问如我上所说，只有一个大概的估算

参考大家的理解，谈谈我的看法: 当MOS管电压上升到A点时，输出整流管导通，初级励磁电感箝位于V1。此时，漏感和杂散电容谐振，由于变压器线圈存在直流和交流电阻，该振荡为阻尼振荡，消耗了漏感中的能量。在B点时，励磁电感中电流下降为零，次级整流管自然截止，励磁电感上电压下降为零，励磁电感和杂散电容谐振，MOS管的杂散电容Coss向励磁电感放电，Vds电压下降，可从波形中得到验证。计算: 1、2:如图所示，可以读出反射电压V1，和Vin(DC)。则，交流输入电压约为Vin(DC)/sqrt(2)，不带PFC。 3。由伏秒平衡可得，Vin(dc)*Ton=V1*T1，可求得，Ton。那么，占空比D=Ton/(Ton+T1+T2)。 4、5:近似求解，从图中分别读出漏感、励磁电感同杂散电容谐振的频率，根据f=1/(2*pi*sqrt(L*c))，由励磁电感感量已知，为1mH，可求得杂散电容值。进一步就可求得漏感的感量。、 6。从波形中可以看出，此时该反激电路工作于断续模式，初级能量完全传送到次级。 根据Vin*Ton=Lp*Ip，其中，Lp为1mH，就可求得初级峰值电流Ip， 那么，该变压器在一个周期内传送的能量为:1/2*Lp*Ip^2。 其他波形：

反激式开关电源原理与工程设计讲解

反激式开关电源原理与工程设计 一．反激式开关电源的原理分析 二．反激式开关电源实际电路的主要部件及其作用三．反激式开关电源电路各主要器件的参数选择四．反激式开关电源pcb排板原则 五．变压器的设计 六．反激式开关电源的稳定性问题

反激式开关电源原理与工程设计 一．反激式开关电源的原理分析 1.反激式开关电源电路拓扑 2.为什么是反激式 a.变压器的同名端相反 b.利用了二极管的单向导电特性 3.电感电流的变化为何不是突变 电压加在有电感的闭合回路上，流过电感上电流不是突变

的，而是线性增加。 愣次定律： a.当电感线圈流过变化的电流时会产生感生电动势，其大 小于与线圈中电流的变化率成正比； b.感生电动势总是阻碍原电流的变化 4.变压器的主要作用与能量的传递 理想变压器与反激式变压器的区别 反激式变压器的作用 a.电感（储能）作用 遵守的是安匝比守恒（而不是电压比守恒） 储存的能量为1/2×L×Ip2

b.限流的作用 c.变压作用 初次级虽然不是同时导通，它们之间也存在电压转换关系，也是初级按匝比变换到次级，次级按变比折射回初级。 d.变压器的气隙作用 扩展磁滞回线，能使变压器更不易饱和 磁饱和的原理 图 电感值跟导磁率成正比,

导磁率=B/H B是磁通密度 H是磁场强度 简单一点,H跟外加电流成正比就是了，增加电流,磁流密度会跟着增加, 当加电流至某一程度时,我们会发现,磁通密度会增加得很慢, 而且会趋近一渐近线.当趋近这一渐近线时,这时的磁通密度,我们就称為饱和磁通密度,电感值跟导磁率成正比,导磁率=B/H B是磁通密度,H是磁场强度(电流增加,H会增加.) H会增加,但B不会增加, 导磁率变化量会趋近零啦! 电感值跟导磁率变化量成正比, 导磁率变化量趋近零,那电感值会是多少? 零 5.开关管漏极电压的组成 a. 高压为基础部分 b. 折射回来的电压部分 c. 漏感产生的尖峰部分 波形

反激式开关电源的优点和缺点

反激式开关电源的优点和缺点 1 反激式开关电源的电压和电流的输出特性要比正激式开关电源的差。 反激式开关电源在控制开关接通期间不向负载提供功率输出，仅在控制开关关断期间才把存储能量转化为反电动势向负载提供输出，但控制开关的占空比为0.5时，变压器次级线圈输出的电压的平均值约等于电压最大值的的二分之一，而流过负载的电流正好等于变压器次级线圈最大电流的四分之一。即电压脉动系数等于2，电流脉动系数等于4。反激式开关电源的电压脉动系数，和正激式开关电源的脉动系数基本相同，但是电流的脉动系数是正激式开关电源的电流脉动系数的两倍。由此可知，反激式开关电源的电压和电流的输出特性要比正激式开关电源的差。特别是，反激式开关电源使用的时候，为了防止电源开关管过压击，起占空比一般都小于0.5，此时，流过变压器次级线圈的电流会出现断续，电压和电流的脉动系数都会增加，其电压和电流的输出特性将会变得更差。 2 反激式开关电源的瞬态控制特性相对来说比较差。 由于反激式开关电源仅在开关关断期间才向负载提供能量输出，当负载电流出现变化时，开关电源不能立即对输出电压或电流产生反应，而需要等到下一个周期事，通过输出电压取样和调宽控制电路的作用，开关电源才开始对已经过去了的事情进行反应，即改变占空比，因此，反激式开关电源的瞬态控制特性相对来说比较差。有时，当负载电流变化的频率和相位与取样、调宽控制电路输出的电压的延时特性在相位保持一致的时候，反激式开关电源输出电压可能会产生抖动，这种情况在电视机的开关电源中最容易出现。 3 反激式开关电源变压器初级和次级线圈的漏感都比较大，开关电源变压器的工作效率低。 反激式开关电源变压器的铁芯一般需要留一定的气隙，一方面是为了防止变压器的铁芯因流过变压器的初级线圈的电流过大，容易产生磁饱和。另一方面是因为变压器的输出功率小，需要通过调整电压器的气隙和初级线圈的匝数，来调整变压器初级线圈的电感量的大小。因此，反激式开关电源变压器初级和次级线圈的漏感都比较大，从而会降低开关电源变压器的工作效率，并且漏感还会产生反电动势，容易把开关管击穿。 4 反激式开关电源的优点是电路比较简单，体积比较小，反激式开关电源输出电压受占空比的调制幅度，相对于正激式开关电源来要高很多。 反激式开关电源的优点是电路比较简单，比正激式开关电源少用了一个大的储能滤波电感，以及一个续流二极管，一次，反激式开关电源的体积要比正激式开关电源的体积小，且成本也要低。此外，反激式开关电源输出电压受占空比的调制幅度，相对于正激式开关电源来要高很多，因此，反激式开关电源要求调控占空比的误差信号幅度要比较低，误差信号放大器的增益和动态范围也要较小。由于这些优点，目前，反激式开关电源在家电领域中还是被广泛的应用。

什么样的电路是单端反激

单位的项目需要一个开关电源，而产品空间的设计又导致无法使用市售的成品电源，于是我就领到了这个设计开关电源的任务。 这个任务的内容是设计一款220V AC网电源输入，带有5V500mA，12V6A输出的隔离式开关电源，对效率、纹波等其他的要求不高。 1、电源的主回路 1.1什么样的电路是单端反激 如图一所示的电路构成的电源电路就是常说的单端反激开关电源。 基本工作原理 简单说就是当Q1开通时，输入的直流电压通过初级绕组向变压器灌入能量；Q1关断时变压器内灌注的能量通过次级绕组释放，经D1整流、C2滤波后供负载使用。（插基本原理示意图） 1.2单端反激电源的优点 首先这个结构是与网电隔离的（国外的资料一般叫离线式）安全性好；这种结构相对简单，比较好做； 通过改变开关脉冲占空比和变压器的变比可以很容易的实现大范围的电压调整； 1.3单端反激电源的限制 最大的限制就是输出功率咯，一般就是几十瓦或者百来瓦。有这个限制的原因是这种电路结构的输出功率取决于通过变压器原边的电流峰值，而这个峰值跟原边的电感量（还有开关频率、占空比等其他因素），如果想把电源的功率做的很大，那么变压器的电感量会小到跟分布参数接近，最后没办法成功的绕出一个合适的变压器来。 所以在设计电源一开始的时候，应该对要设计的电源功率有一个规划，资料上的说法是如果设计功率在100W以内那么可以采用单端反激的结构，否则应该考虑单端正激的结构。 这一次我要设计电源大概是80瓦的，所以我选择了单端反激的结构。 另一个限制是占空比，单端反激的结构中，开关信号的占空比一般不超过45%。这是因为在单端反激的结构中，由于变压器绕组的反电动势存在，作为开关管在关断时需要承受的电压为：