反激式开关电源设计详解

反激式开关电源设计详解

一、工作原理

1.开关管控制:反激式开关电源中,开关管起到了关键的作用。当输入电压施加在开关管上时,开关管处于导通状态,此时电流流经变压器和输出电路,能量存储在变压器核心中。当输入电压施加在开关管上时,开关管处于截止状态,此时能量释放,通过一对二极管和电容器形成输出脉冲电流。

2.变压器作用:反激式开关电源中的变压器主要用于将输入电压转换为所需的输出电压。在导通状态下,输入电压施加在变压器的一侧,能量存储在变压器的磁场中。在截止状态下,变压器的磁场崩溃,能量释放到输出电路中。

3.输出电路过滤:输出电流通过一对二极管和电容器形成脉冲电流。为了使输出电流更加稳定,需要通过电容器对输出电流进行滤波,降低脉冲幅度,使输出电压更加平稳。

二、基本结构

1.输入滤波电路:由于输入电源通常含有较多的噪声和干扰,为了保障开关电源的正常工作,需要在输入端添加一个滤波电路,通过滤波电容和电感将输入电压的尖峰和噪声滤除。

2.开关控制电路:开关控制电路用于对开关管进行控制,使其在合适的时机打开和关闭。常见的控制方式有定时控制和反馈控制两种。

3.开关管:开关管在反激式开关电源中起到了关键的作用。常见的开关管有MOS管、IGBT管等,其特性包括导通损耗、截止损耗和开关速度等。

4.变压器:变压器用于将输入电压变换为所需的输出电压。同时,变压器还能起到隔离输入电源和输出负载的作用,保护负载。

5.输出整流滤波电路:输出整流滤波电路用于对输出电流进行整流和滤波,使输出电压更加稳定。

三、常见设计方法

1.脉冲宽度调制(PWM)控制:PWM是一种常用的反激式开关电源控制方法,通过控制开关管的导通时间来调节输出电压和电流。PWM控制能够实现较高的效率和较低的输出波纹,但需要一定的控制电路。

2.变压器匹配设计:在设计反激式开关电源时,需要合理选择变压器的匝数比,以实现所需的输入输出电压转换。同时,还需要考虑变压器的大小和功耗。

3.输出滤波电容选择:为了提高输出电流的稳定性,需要选择合适的电容值进行滤波。电容值过大会增加开关电源的体积和成本,而电容值过小则会导致输出波纹较大。

4.开关管选择:开关管的选择要考虑开关速度、导通损耗和截止损耗等因素。在选择开关管时,需要根据输出功率和开关频率进行合理匹配。

四、总结

反激式开关电源是一种常用的电源设计方案,具有高效率、小体积和轻质等优点。本文详细介绍了反激式开关电源的工作原理、基本结构和常

见设计方法。在实际设计中,需要根据具体的需求合理选择开关管、变压器和滤波电容等参数,以实现高效稳定的电源输出。

反激式开关电源设计详解

反激式开关电源设计详解 一、工作原理 1.开关管控制:反激式开关电源中,开关管起到了关键的作用。当输入电压施加在开关管上时,开关管处于导通状态,此时电流流经变压器和输出电路,能量存储在变压器核心中。当输入电压施加在开关管上时,开关管处于截止状态,此时能量释放,通过一对二极管和电容器形成输出脉冲电流。 2.变压器作用:反激式开关电源中的变压器主要用于将输入电压转换为所需的输出电压。在导通状态下,输入电压施加在变压器的一侧,能量存储在变压器的磁场中。在截止状态下,变压器的磁场崩溃,能量释放到输出电路中。 3.输出电路过滤:输出电流通过一对二极管和电容器形成脉冲电流。为了使输出电流更加稳定,需要通过电容器对输出电流进行滤波,降低脉冲幅度,使输出电压更加平稳。 二、基本结构 1.输入滤波电路:由于输入电源通常含有较多的噪声和干扰,为了保障开关电源的正常工作,需要在输入端添加一个滤波电路,通过滤波电容和电感将输入电压的尖峰和噪声滤除。 2.开关控制电路:开关控制电路用于对开关管进行控制,使其在合适的时机打开和关闭。常见的控制方式有定时控制和反馈控制两种。

3.开关管:开关管在反激式开关电源中起到了关键的作用。常见的开关管有MOS管、IGBT管等,其特性包括导通损耗、截止损耗和开关速度等。 4.变压器:变压器用于将输入电压变换为所需的输出电压。同时,变压器还能起到隔离输入电源和输出负载的作用,保护负载。 5.输出整流滤波电路:输出整流滤波电路用于对输出电流进行整流和滤波,使输出电压更加稳定。 三、常见设计方法 1.脉冲宽度调制(PWM)控制:PWM是一种常用的反激式开关电源控制方法,通过控制开关管的导通时间来调节输出电压和电流。PWM控制能够实现较高的效率和较低的输出波纹,但需要一定的控制电路。 2.变压器匹配设计:在设计反激式开关电源时,需要合理选择变压器的匝数比,以实现所需的输入输出电压转换。同时,还需要考虑变压器的大小和功耗。 3.输出滤波电容选择:为了提高输出电流的稳定性,需要选择合适的电容值进行滤波。电容值过大会增加开关电源的体积和成本,而电容值过小则会导致输出波纹较大。 4.开关管选择:开关管的选择要考虑开关速度、导通损耗和截止损耗等因素。在选择开关管时,需要根据输出功率和开关频率进行合理匹配。 四、总结 反激式开关电源是一种常用的电源设计方案,具有高效率、小体积和轻质等优点。本文详细介绍了反激式开关电源的工作原理、基本结构和常

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。 三、总结 反激式开关电源环路设计是电源设计中的重要一环,正确的设计能保证电源的性能、稳定性和可靠性。通过本文的介绍,相信读者对反激

反激式(RCD)开关电源原理及设计

因该电源是公司产品的一个配套使用,且各项指标都不是要求太高,故选用最常用的反激拓扑,这样既可以减小体积(给的体积不算大),还能降低成本,一举双的! 反激拓扑的前身是Buck-Boost变换器,只不过就是在Buck-Boost变换器的开关管和续流二极管之间放入一个变压器,从而实现输入与输出电气隔离的一种方式,因此,反激变换器也就是带隔离的Buck-Boost变换器。 先学习下Buck-Boost变换器 工作原理简单介绍下 1.在管子打开的时候,二极管D1反向偏置关断,电流Is流过电感L,电感电流IL 线性上升,储存能量! 2.当管子关断时,电感电流不能突变,电感两端电压反向为上负下正,二极管D1 正向偏置开通!给电容C充电及负载提供能量! 3.接着开始下个周期! 从上面工作可以看出,Buck-Boost变换器是先储能再释放能量,VS不直接向输出提供能量,而是管子打开时,把能量储存在电感,管子关断时,电感向输出提供能量! 根据电流的流向,可以看出上边输出电压为负输出! 根据伏秒法则 Vin*Ton=Vout*Toff Ton=T*D Toff=T*(1-D) 代入上式得

Vin*D=Vout*(1-D) 得到输出电压和占空比的关系Vout=Vin*D/(1-D) 看下主要工作波形 从波形图上可以看出,晶体管和二极管D1承受的电压应力都为Vs+Vo(也就是Vin+Vout); 再看最后一个图,电感电流始终没有降到0,所以这种工作模式为电流连续模式(Ccm模式)。 如果再此状态下把电感的电感量减小,减到一定条件下,会出现这个波形!

从上图可以看出,电感电流始终降到0后再到最大,所以这种模式叫不连续模式 (DCM模式)。 把上边的Buck-Boost变换器的开关管和续流管之间加上一个变压器就会变成反激变换器! 还是和上边一样,先把原理大概讲下: 1.开关开通,变压器初级电感电流在输入电压的作用下线性上升,储存能量。变压 器初级感应电压到次级,次级二极管D反向偏置关断。 2.开关关断,初级电流被关断,由于电感电流不能突变,电感电压反向(为上负下 正),变压器初级感应到次级,次级二极管正向偏置导通,给C充电和向负载提供能量! 3.开始下个周期。以上假设C的容量足够大,在二极管关断期间(开关开通期间) 给负载提供能量! 咱先看下在理想情况下的VDS波形

反激式开关电源设计资料要点

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(RCD)开关电源原理及设计

反激式(RCD)开关电源原理及设计 [导读]反激拓扑的前身是Buck-Boost变换器,只不过就是在Buck-Boost变换器的开关管和续流二极管之间放入一个变压器,从而实现输入与输出电气隔离的一种方式,因此,反激变换器也就是带隔离的Buck-Boost变换器。 关键词:反激式开关电源 因该电源是公司产品的一个配套使用,且各项指标都不是要求太高,故选用最常用的反激拓扑,这样既可以减小体积(给的体积不算大),还能降低成本,一举双的! 反激拓扑的前身是Buck-Boost变换器,只不过就是在Buck-Boost变换器的开关管和续流二极管之间放入一个变压器,从而实现输入与输出电气隔离的一种方式,因此,反激变换器也就是带隔离的Buck-Boost变换器。 先学习下Buck-Boost变换器 工作原理简单介绍下 1.在管子打开的时候,二极管D1反向偏置关断,电流Is流过电感L,电感电流IL线性上升,储存能量! 2.当管子关断时,电感电流不能突变,电感两端电压反向为上负下正,二极管D1正向偏置开通!给电容C充电及负载提供能量! 3.接着开始下个周期! 从上面工作可以看出,Buck-Boost变换器是先储能再释放能量,VS不直接向输出提供能量,而是管子打开时,把能量储存在电感,管子关断时,电感向输出提供能量!

根据电流的流向,可以看出上边输出电压为负输出! 根据伏秒法则 Vin*Ton=Vout*Toff Ton=T*D Toff=T*(1-D) 代入上式得 Vin*D=Vout*(1-D) 得到输出电压和占空比的关系Vout=Vin*D/(1-D) 看下主要工作波形 从波形图上可以看出,晶体管和二极管D1承受的电压应力都为Vs+Vo(也就是Vin+Vout); 再看最后一个图,电感电流始终没有降到0,所以这种工作模式为电流连续模式(Ccm模式)。 如果再此状态下把电感的电感量减小,减到一定条件下,会出现这个波形!

反激式开关电源辅助电路设计

反激式开关电源辅助电路设计 反激式开关电源是一种常见的电源设计,常用于电子设备中。为了提高开关电源的性能和稳定性,通常需要设计一些辅助电路来实现。本文将介绍反激式开关电源辅助电路的设计原理和实施方法。 我们来了解一下反激式开关电源的工作原理。反激式开关电源由输入电源、变压器、整流电路、滤波电路、开关管和控制电路等组成。其中,开关管通过开关动作来控制输入电源与变压器的耦合,从而实现输入电源能量的传递。为了提高开关电源的效率和稳定性,需要设计一些辅助电路来辅助实现开关管的控制和滤波。 一、过压保护电路 过压保护电路是反激式开关电源中重要的辅助电路之一。其作用是在输出电压超过设定值时,通过控制开关管的导通和断开来保护负载和开关管。过压保护电路通常由比较器、参考电压源和控制电路等组成。当输出电压超过设定值时,比较器会检测到这一变化,并通过控制电路来控制开关管的动作,从而实现过压保护的功能。 二、过流保护电路 过流保护电路也是反激式开关电源中常用的辅助电路之一。其作用是在输出电流超过设定值时,通过控制开关管的导通和断开来保护负载和开关管。过流保护电路通常由电流传感器、比较器和控制电路等组成。当输出电流超过设定值时,电流传感器会检测到这一变

化,并通过控制电路来控制开关管的动作,从而实现过流保护的功能。 三、温度保护电路 温度保护电路是为了防止开关电源因过热而损坏而设计的辅助电路。温度保护电路通常由温度传感器、比较器和控制电路等组成。当温度传感器检测到开关电源的温度超过设定值时,比较器会发出信号,并通过控制电路来控制开关管的动作,从而实现温度保护的功能。 四、软起动电路 软起动电路是为了减小开关电源启动时的冲击电流而设计的辅助电路。软起动电路通常由电容器、电阻器和继电器等组成。在开关电源启动时,软起动电路会通过控制继电器的动作来实现对电源的逐渐接入,从而减小冲击电流的影响。 以上是反激式开关电源辅助电路的一些常见设计。在实际应用中,根据具体的需求和要求,可能还需要设计其他辅助电路来满足特定的功能和性能要求。总之,反激式开关电源辅助电路的设计对于提高开关电源的性能和稳定性非常重要,需要根据具体情况进行合理设计和实施。

基于UC3842的多端反激式开关电源的设计与实现共3篇

基于UC3842的多端反激式开关电源的设计与实现共3篇 基于UC3842的多端反激式开关电源的设计与实现1 多端反激式开关电源是现代电子设备中广泛应用的一种电源,其特点是功率密度高、效率高、成本低,且能够适应多种电压等级的电子元器件。本文将介绍基于UC3842的多端反激式开关电源的设计与实现。 开关电源的基本原理是将来自市电的交流电转化为直流电,并通过电感和电容构成的滤波电路,提供带有稳定直流电压和电流的电源。反激式开关电源是一种常见的开关电源拓扑结构,它通过电容和电感构成的反激电路来实现AC/DC转换。 UC3842是一款常用的控制集成电路,它能够对开关管的开关频率、占空比、电压反馈等进行精确控制,以保证反激式开关电源的工作稳定性和高效性。该芯片还具备过流保护、过温保护等功能,非常适合用于电源控制电路中。 设计多端反激式开关电源的第一步是确定电路的架构和元器件。通常根据输出功率、输出电流、转换效率等因素综合考虑,选择合适的电容、电感、二极管、开关管等元器件。在此基础上,根据UC3842的控制信号要求,设计控制电路和反馈回路。 控制电路的设计是多端反激式开关电源设计的关键之一。UC3842需要提供稳定的控制信号,以保证开关管工作的可靠性和高效性。控制电路包括电流采样电路、电压采样电路等,可通过适当的电路参数设计和优化,提高控制系统的响应速度和稳定性。 反馈回路是另一重要的电路模块,它通过采集输出电压和电流信息,

实现对开关管的控制。反馈回路需要满足精度高、响应速度快的要求,以提高多端反激式开关电源的工作效率和准确性。 在确定电路架构和元器件之后,多端反激式开关电源的实现需要进行 优化和验证。这包括元器件的选型和参数设计、电路板的布局和线路 走线、电磁兼容(EMC)测试等。在实现过程中,还需要对反馈回路和 控制电路进行修整和验证,并对开关电源的电源输出特性进行测试和 分析。 总的来说,基于UC3842的多端反激式开关电源的设计和实现需要综合 考虑多种因素,包括稳定性、效率、成本等。通过合理的电路设计、 元器件选型和优化,以及反馈回路和控制电路的精细调整,可以获得 高效、稳定、成本低的多端反激式开关电源。 基于UC3842的多端反激式开关电源的设计与实现2 多端反激式开关电源是一种常见的电源类型,它能够将高电压转换为 低电压,在许多应用中都有广泛的使用。其中,UC3842是一款常见的 控制器芯片,它能够提供电源开关控制和反馈信号的处理等功能,因 此成为了多端反激式开关电源设计中的首选芯片之一。 设计过程中需要考虑的主要参数有输出电压、输出电流和电源效率等。具体的设计步骤如下: 第一步,确定输出电压和输出电流。这取决于应用的需求,需要根据 实际的使用情况来确定具体的参数。例如,对于某个应用,需要输出 12V的电压和1A的电流,那么我们就可以将这些参数作为设计的指导。 第二步,确定控制器芯片和主电路的各个元件。对于多端反激式开关 电源,需要使用开关管、变压器、大电容等元件,这些元件的选择需 要根据输出电压和电流等参数来决定。一般来说,开关管是MOSFET或IGBT,大电容则是电解电容或铝电解电容,变压器的参数需要根据输

反激式开关电源电路设计

反激式开关电源电路设计 首先,反激式开关电源的基本原理是利用开关管来开闭电源电流,从 而实现电流的快速切换。这样可以有效地提高电源的转换效率。 设计反激式开关电源的步骤如下: 1.确定输出电压和电流要求:首先需要确定电源的输出电压和电流要求,这对于选取合适的电源电路和元器件非常重要。 2.确定输入电压范围:根据使用环境和应用需求,确定电源的输入电 压范围。通常情况下,反激式开关电源的输入电压范围为100V至240V。 3.选择开关管和变压器:选择合适的开关管和变压器是设计过程中的 关键步骤。开关管需要具有高效率和可靠性,变压器需要满足电源的输入 输出要求。 4.设计开关电路:设计开关电路是反激式开关电源设计的核心部分。 开关电路的设计需要根据输入输出电压和电流的要求,选择合适的电感和 电容元件,以及适当的反馈电路。 5.设计保护电路:设计反激式开关电源的过程中,需要考虑各种保护 电路,以确保电源的安全和稳定性。常见的保护电路包括过温保护、过压 保护、过流保护等。 6.PCB布局和元件选型:进行PCB布局和元件选型是设计的最后一步。在PCB布局中,需要考虑电源电路的稳定性和EMC(电磁兼容)的问题。 在元件选型过程中,需要考虑电压和电流的要求,以及元件的可靠性和成本。

设计完成后,需要对反激式开关电源进行测试和验证。测试过程可以包括输入输出电压波形、效率和稳定性等方面的测试。 总之,反激式开关电源的设计需要考虑多个因素,包括输出电压和电流要求、输入电压范围、开关管和变压器的选择、开关电路和保护电路的设计、PCB布局和元件选型等。只有综合考虑这些因素,并进行有效的测试和验证,才能设计出稳定、高效的反激式开关电源。

超详细的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以常用RCC(自激振荡)拓扑方式 10W-100W以常用反激式拓扑(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,适用于宽电压围输入,可多组输出. 缺点:输出纹波比较大。(输出加低阻滤波电容或加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

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。 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

反激式开关电源设计详细流程

反激式开关电源设计详细流程 1.确定需求:首先要明确设计电源的输入电压和输出电流的需求,以及设计的环境条件,如工作温度范围和工作效率等。 2.选择主要元器件:根据需求确定选择适配器的主要元器件,包括变压器、MOSFET、二极管、电感器、电容器等。 3.设计变压器:变压器是反激式开关电源中的一个重要元器件,主要功能是提供电源输出的隔离和变压功能。根据需求设计变压器的变比和功率,确定铁芯材料和绕线参数,如线径和绕线圈数等。 4.选择MOSFET:MOSFET是电源开关的关键元器件,它需要具备低导通和开关损耗、高效率和可靠性等特点。根据需求选择合适的MOSFET,通过计算和模拟分析确定导通和关断时的最大功率损耗。 5.设计电感器和电容器:电感器和电容器用于滤波和稳压,通过计算和模拟模拟设计电流和电压波形,选择合适的电感值和电容值,以保证输出电流和电压的稳定。 6.设计控制电路:根据反激式开关电源的工作原理,设计适当的控制电路,用于控制开关管的导通和关断。控制电路包括脉宽调制(PWM)控制和电流/电压反馈控制,以确保输出电流和电压的稳定和可靠。 7.选择和设计保护电路:反激式开关电源需要一些保护电路,如过压保护、过流保护、短路保护等。根据设计需求选择合适的保护元器件和电路,以防止电源和被供电设备的损坏。

8.PCB设计:根据电路设计和布局要求进行PCB设计,包括元器件的布局、走线、线宽、间距等。同时要考虑电磁兼容性(EMC)和热管理的问题。 9.原理图和PCB布线优化:通过仿真软件对电路进行仿真和优化,优化电路的参数和特性,如输出电压波形、效率和稳定性等。 10.系统测试与调试:完成PCB的制作和组装后,进行系统测试与调试,测试电源的输出性能、稳定性和保护功能等,并进行必要的调整和优化。 11.电源性能评估:对设计的电源进行性能评估,包括效率、功率因数、纹波和噪声等,以确保其符合设计要求和行业标准。 12.生产和质量控制:根据设计要求进行电源的批量生产,并进行质量控制,包括检测和测试,以确保产品的质量和可靠性。 以上是反激式开关电源设计的详细流程,需要考虑多个方面的问题,包括电路设计、元器件选择、PCB设计、系统测试和质量控制等,以确保电源的性能和可靠性。

分析多路输出反激式开关电源的设计

分析多路输出反激式开关电源的设计

摘要:本文提出了一种采用有源箝位电路实现反激变换器软开关的工作方法。反激变换器在CCM模式下以200kHz频率工作,提供了四路输出电压(包含正电压和负电压),利用有源箝位电路回收变压器漏感能量,提高了工作效率,实现了MOS管的零电压切换,降低了电源的电磁干扰影响。 关键词:反激式;开关电源;有源箝位 中图分类号:TN86 引言:本文介绍了一种利用有源箝位电路实现70W反激式变换器的分析、设计和实现。有源箝位电路通过辅助开关、箝位电容、励磁电感和漏感,将漏感中存储的浪涌能量回收利用,提高了电源的工作效率,减小了MOS管的电压应力。 1.反激式开关电源的原理 反激变换器是低输出功率中常用的开关电源电路。与其他拓扑相比,反激式开关电源具有结构简单、元件少、体积小、成本低等优点,相比正激式开关电源少了一个大的储能滤波电感和续流二极管,被广泛应用于100W以下的应用场合,特别是多路输出场合,每路输出只需要一个二极管和电容,输出电容器直接连接到变压器的二次侧,并在MOS管关断期间充当电压源。因此,设计一个反激变换器以获得高性能、小型化的多路输出电源是非常必要的。随着开关电源功率需求提升,反激式开关电源体积增大,不利于电源的设计和运用。通过提升开关电源工作频率可减小开关电源体积,但由于反激式开关电源变压器漏感能量损耗、MOS管的硬开关导通损耗以及次级RC的能量损耗等原因使效率无法提升,器件温度过高导致频率无法提升,限制了反激式开关电源高功率应用的场合,且硬开关引起的电磁干扰问题也成为反激式开关电源的一大难题。为了克服这些缺点,降低能耗,本文设计了多路输出有源箝位反激变换器的电源拓扑结构。有源箝位电路是减小电源损耗的有效手段,它提供了回收变压器漏感能量的好处。此外,有源箝位电路提供了一种实现电源零电压开关(ZVS)和降低输出整流器di/dt的方法,这将降低开关管和整流器的开关损耗与开关噪声。[1] 2.有源箝位反激式开关电源的设计 2.1设计要素 励磁电感用L m表示,主开关S main结电容和辅助开关S aux结电容分别用C r与C q表示。辅助

反激式开关电源设计方法

反激式开关电源设计方法 1.输入变压器设计: 反激式开关电源的输入变压器主要用于实现能量的储存和传递。其设计方法一般包括确定变压器的变比、计算绕线参数和计算磁芯截面积。变比的选择要根据输入和输出电压的关系来确定,一般采用副边大于主边的变比。绕线参数的计算要根据输入电压、输出功率和开关频率来确定。磁芯截面积的计算要根据输入电压、输出功率和变频器频率来确定。 2.控制电路设计: 反激式开关电源的控制电路主要用于实现开关管的开关和关断控制。其设计方法一般包括选择适合的开关管和控制芯片、设计反馈电路和设计保护电路。选择合适的开关管和控制芯片要考虑输入和输出电压、输出功率和开关频率等因素。设计反馈电路主要是为了实现恒定的输出电压,一般采用反馈误差放大器和锁相环等。设计保护电路主要是为了提高电源的可靠性和稳定性,一般包括过流保护、过压保护和过温保护等。 3.输出滤波电路设计: 反激式开关电源的输出滤波电路主要用于滤除开关管开关过程中产生的高频脉冲噪声,保证输出电压的稳定性和纹波度。其设计方法一般采用LC滤波器或电容滤波器。LC滤波器具有较好的滤波效果,但体积较大,适用于功率较大的电源。电容滤波器体积小,但滤波效果相对较差,适用于功率较小的电源。 4.保护电路设计:

反激式开关电源的保护电路主要用于保护电源,防止出现过流、过压、过温等故障。其设计方法一般包括选择合适的保护元件和设计合理的保护 电路。选择合适的保护元件要考虑其额定参数和动态特性,以满足电源的 保护要求。设计合理的保护电路要考虑多种故障情况,实现对电源的全方 位保护。 以上是反激式开关电源设计的基本方法和步骤,设计师在实际设计过 程中还需考虑电源的稳定性、可靠性、效率等因素,并根据具体的应用需 求进行优化设计。同时,还要注意电源设计中的安全性和可调度性,确保 电源工作的稳定性和可靠性。

小功率反激式开关电源设计与计算

肯普科技学习园地小功率反激式开关电源设计与计算 一、原理分析 下图为一开关电源原理图 220V市电经开关、保险管、热敏电阻、共模抑制电感电容和差模抑制电容,经桥式整流成脉动直流,经电解电容滤波,得到约300V直流电压,通过开关变压器的初级加至开关管漏极(或集电极),这其中在保险管的后面接有压敏电阻,可消除来自电网的超高瞬态尖峰脉冲干扰,如果市电电压异常升高,在一个不太长的毫秒级时间内,压敏电阻阻值迅速降低至欧姆级,大电流熔断保险丝,从而保护了后面的电路。在220V电路中,串有热敏电阻,该电阻在常温下约十几欧姆,开机瞬间利用这一电阻有效减小冲击电流,保护线路、电源开关接点、整流二极管。当电流稳定后,热敏电阻温度升高电阻下降即负温度系数,整机正常工作。 在有些高安全设计中,共模抑制电容两端并有一只1W 470K~680K的电阻。当电源关断后,电容可能存有电量,人们不小心接触电源插头就可能触电,该 1 肯普科技学习园地 电阻就是在关机后迅速放掉电容剩余电压,提高安全性。 当接通电源,TOP芯片工作,反馈绕组(实则是供电绕组)直流电压通过光 耦加在芯片控制端,该电压5.7V自动重启动进入启动状态,根据交流输入电压的高低与负载的轻重,自动调整脉宽,控制开关管导通时间,即占空比,从而达到取样电压的设计值。 开关管在关断的瞬间,变压器由于漏感与分布电容的存在,在感应电压上 出现上冲,并以衰减振荡的波形出现,这一上冲将大大超过开关管的BVDS击穿电压,必须要加以限制,保证开关管的安全。在变压器的初级接有削波电路,

TOP常选用瞬态抑制二极管和阻塞二极管电路,该电路有效防止过冲损坏开关管,且损耗较之由阻容和二极管组成的吸收电路低一些。某些电路中,在漏极与地之间接有RC串联电路,其功能也是吸收陡峭尖脉冲。在TOP芯片的控制端接有RC串联电路,RC时间常数的大小影响自动重启功能的响应时间。热端与冷端跨接有“安规”电容,将高压侧的高频干扰脉冲入地,该电容的容量大小将影响抗干扰性和漏电流,只好折中选用。TL431是三端精密稳压器,在控制级内部设有一稳定的2.5V参考电压,在主输出电压端接有分压电阻,分压端接在TL431控制级,分压值与2.5V参考值进行比较,得到一个误差值且放大后去推动光电耦合器的发光管使其亮度发生变化,从而使光耦中的光电接收管内阻发生相应的变化,TOP芯片控制电压高低变化,脉宽调整,控制开关管导通时间,自动调整输出电压,控制在一个很小的变化范围内,这是一个闭环控制过程。光电耦合器选用PC817B,一是抗电强度满足要求,二是电流传输比适中,电流传输比大小将影响稳压精度,但不是越高越好,太大的电流传输比将使闭环系统不稳定,甚至引起寄生振荡。TL431的控制极与阳极接有一电容或RC串联电路,其作用类似于负反馈,用于消除自激等不稳定现象。容量大小将影响闭环系统的 2 肯普科技学习园地 反应速率,太小克服不稳定作用小,太大将使稳压输出瞬态跟随特性变差,因此也是折中选用。输出电压整流二极管的选用,就目前器件水平,12V以下选用肖特基二极管,其优点突出,超过12V就选用超快恢复二极管,有较高的反向击穿电压,有短的恢复时间,其性能优于快恢复二极管。某些电路在整流管两端并联有电容或RC串联电路,其作用是对5-10MHz电磁干扰有抑制作用,同时可减低反向尖峰电压,保护二极管免于反向击穿。 二、电路结构 1、脉宽调制芯片UC3842——开关管IRF840/2SK1460/2SK2850,工频电压整 流可采用桥堆式二极管,电磁兼容必须使用共模抑制电感电容与差模抑制器件,漏极尖峰电压吸收电路采用电阻—电容—加快恢复二极管。次级主输出电压取样、三端精密稳压器比较输出推动光耦发光管发光,光耦接收管控制芯片调整脉冲占空比。反馈绕组仅给芯片提供工作电源。UC3842工作频率一般取50KHz. 2、 TOP——系列:脉宽调制-开关管一体化三端器件。漏级尖峰电压吸收采用 瞬态抑制二极管与阻塞二极管结构,电路进一步简化,损耗减小,各项保护功能集成于片内,可靠性提高。工作频率为100KHz。 3、近来有一种单片脉宽控制电源芯片,SFQ110/100,很适合做十几瓦以下的 开关电源,电路简洁,可靠性高,价格低廉,朋友们不妨一试。 三、可靠性 1、开关管IRF840 BVDS=500V 勉强了一点,可靠性较差,选用 2SK1460,2SK2850, BVDS=900V 完全可以胜任。

单端反激式开关电源原理与设计

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 ||風吵剧 ~~111 图1电蔬型反激式变换器的基本凉理 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 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 R1上采样U 仁R1iL ,该采样电压被送入电流检测比较器 A2与来自误差放 1所示。 设场效应管 电流在无感电阻 * W FL 旧S

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;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)

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)

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