多路输出型单端反激式开关电源设计
第25卷第2期2011年6月
上 海 工 程 技 术 大 学 学 报
JOU RNAL OF SH ANGH AI UNIVERSIT Y OF ENGINEERING SCIENCE
Vol.25No.2J un.2011
文章编号:1009-444X(2011)02-0158-05
收稿日期:2010-09-19
基金项目:上海工程技术大学大学生创新活动计划资助项目(cs 1002002)
作者简介:李 竫(1989-),男,本科在读,研究方向为风力发电.E mail:lijing_s ues@https://www.360docs.net/doc/402483966.html,
指导教师:蔚 兰(1980-),女,讲师,硕士,研究方向为新能源并网发电技术.E m ail:yu lan @https://www.360docs.net/doc/402483966.html,
多路输出型单端反激式开关电源设计
李 竫,沈伟吉,高炜玲,顾佳坤,缪申捷,蔚 兰
(上海工程技术大学电子电气工程学院,上海201620)
摘要:从单端反激式开关电源、单端反激式变压器和绝缘栅双极晶体管(IGBT)驱动电路3个方面,对开关电源电路进行了细化分类与设计.利用UC3844芯片设计了单端反激式开关电源电路,利用316J 芯片设计了IGBT 驱动电路.结果表明,所设计的开关电源电路能解决高频开关电源的控制问题.
关键词:单端反激;开关电源;H CPL 316J 芯片中图分类号:TM 133 文献标志码:A
Design of Multiple Output Single Ended Flyback
Switching Mode Power
LI Jing,SH EN Wei ji,GAO Wei ling,GU Jia kun,M IAO Shen jie,YU Lan
(College of E lectron ic and Electrical Engineerin g,S han ghai Un iversity of Engineering S cien ce,Sh angh ai 201620,Ch ina)
Abstract :From thr ee aspects of sing le ended fly back switching po w ers,sing le ended fly back transfo rm ers and IGBT driving circuits,sw itching po w er circuits w ere classified and designed.The UC 3844and 316J chips w ere used to design a sing le ended fly back sw itching pow er circuit and a IGBT driving cir cuit respectively.The sw itching pow er cir cuit desig ned can solv e the control pr oblem of hig h fr equency sw itching pow er s.
Key words :sing le ended flyback;sw itching po wer;H CPL 316J chip
开关电源是电力电子设备中不可或缺的部分,与人们的生活、工作有着密不可分的关系.在工业自动化控制、军工设备、科研设备、发光二极管照明、工控设备、通讯设备、电力设备、仪器仪表、医疗设备和半导体制冷制热等领域,都能看到开关电源产品被广泛应用.1955年,美国人罗耶发明了自激振荡推挽晶体管单变压器直流变换器,标志着实现
了高频转换控制电路.1957年,美国人查赛发明了自激式推挽晶体管双变压器.1964年,美国科学家们提出了取消工频变压器的串联开关电源的设想,为减小电源的体积和质量开创了一条根本的途径.1969年,随着大功率硅晶体管耐压的提高和二极管反向恢复时间的缩短等元器件性能的改善,终于做成了25kH z 的开关电源.
第1期李 竫,等:多路输出型单端反激式开关电源设计
开关电源一般由脉冲宽度调节控制(Pulse Width M odulatio n,PWM )和场效应管(M osfet)构成,利用现代电力电子技术,是控制开关管关断和导通时间的比率,维持稳定输出电压的一种电源.开关电源的发展方向是高频化.高频化能使开关电源小型化,并使开关电源在更广泛的领域适用,尤其是能在高新技术领域应用,从而推动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、节约资源和保护环境等方面都具有重要的意义.
本文利用AP 法,通过计算功率容量确定磁心的型号,并通过型号所提供的参数计算出变压器的原边、副边的匝数和所需要的气隙大小.利用UC 3844芯片搭建起振电路,用来控制场效应管,从而调节变压器的输出.利用316J 芯片搭建绝缘栅双极晶体管(Insulated Gate Bipolar T ransistor,IG BT)芯片的驱动部分,以提供更好的驱动环境和提高驱动电路性能的可靠性.鉴于现有单端反激式开关电源设计大多为一路或二路输出,本文给出五路+18V 和-7V 输出电路的设计方法.
1 单端反激式开关电源设计
现有的稳压电源可分成两大类:线性稳压电源和开关稳压电源.线性稳压电源是比较早使用的一类直流稳压电源,其特点是输出电压比输入电压
低,反应速度快,输出纹波较小,工作产生的噪声低,效率较低,发热量大(尤其是大功率电源),间接地给系统增加了热噪声.开关稳压电源是一种新颖的稳压电源,通过改变调整管的导电时间和截止时间的相对长短来改变输出电压的大小.开关稳压电源具有功耗小、效率高、体积小、质量轻和稳压范围宽等特点.但开关电源还存在较为严重的开关干扰、输出纹波电压高、瞬变响应较差和电磁干扰等缺点.这就需要靠技术手段和工艺措施来克服上述缺点.近年来,电源技术的飞速发展,使高效率的开关电源得到了越来越广泛的应用[1].
图1所示的电路为一个多路输出型单端反激式开关电源,+18V 用于反馈副边电压,五路+18V 和-7V 输出分别用于IGBT 的驱动电源.
该电路的工作原理:直流电压加在R 32上,经降压后加在UC 3844上,为芯片提供大于16V 的启动电压,芯片启动,并由反馈绕组提供维持芯片正常工作需要的电压.当电路正常工作时,由反馈绕组对UC 3844进行供电.反馈电压来自变压器原边侧的电压,具有较快的响应速度.当输出电压降低时,变压器的反馈绕组上产生的反馈电压也降低,该电压整流后经R 29,R 27进行分压,然后送入UC 3844的引脚2,与基准电压比较后经误差放大器放大,使UC 3844引脚6的驱动脉冲的占空比增大,从而使输出电压升高,达到稳定输出电压的目的
.
图1 单端反激式开关电源的设计
Fig.1 Design of single ended flyback switching power
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上海工程技术大学学报第25卷
设计内回路反馈时,需要在开关管上串联一个一端接地的取样电阻R 38,将初级线圈的电流转换为电压信号.当R 38上的电压达到1V 时,电流比较器动作使开关管Q 1关断,从而实现过电流保护.
UC 3844芯片内部振荡器的振荡频率由引脚8与引脚4之间的电阻R 31和引脚4到地之间的电容C 59来决定,即
f =
1.73R 31C 59
(1)
图1中,变压器原边旁的缓冲电路是由电阻R 36、电容C 67和二极管D 3组成,用于限制高频变压器漏感造成的尖峰电压.场效应管Q 1旁边的电阻R 39、电容C 68、二极管D 4的作用是防止场效应管在关断过程中承受过大的反向电压.
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;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.
该电路结构简单、布线容易、成本低.但由于UC 3844的采样电压不是从输出端取得,因此输出电压稳压度不高,只适合于负载较小的场合
[7]
.
2 单端反激式变换器设计
2.1 标称功率P t 和功率容量A p 的确定
标称功率P t 的计算式为P t =
P 0
(2)
式中,转换效率 =0.7~0.8.
因为反激式变换器的功率较小,一般选用铁氧体
磁心作为变压器,其功率容量A p 的计算式为
A p =A e A q =
P t 106
2 B m K m K c
(3)
式中:A e 为磁心截面积,cm 2
;A q 为磁心窗口面积,cm 2
;P t 为变压器的标称功率,W;B m 为磁心工作的磁通密度; 为线圈导体的电流密度,通常取2~3A/mm 2; 为变压器的转换效率,通常取0.8~0.9;K m 为窗口的填充系数,通常取0.2~0.4;K c 为磁心的填充系数,对于铁氧体通常取1.2.2 磁心型号的确定
根据得出的A p 选定磁心型号,EE 型大都符合该要求,所以假设所得A p 为2,则选定EE40型
号的铁心.
2.3 最大占空比的确定
D max =
V or
V or (V min -V ds t)
(4)
式中:V or 为反射电压,V;V min 为电网最小值,V;V ds 为开关管正向导通平均电压值,通常取10V.2.4 原边匝数的确定
根据所得的最大占空比,确定最大导通时间t on ,以及原边的匝数N p ,即
N p =
V s t on B ac A e
(5)
式中:N p 为原边匝数;V s 为原边所加直流电压,V; B ac 为交变工作磁通密度,mT ;A e 为磁心有效面积,m m 2
;t on 为导通时间, s.工作周期为
T =
1
f
(6)
式中,f 为工作频率,通常取30kH z.
t on =D max T
(7)
当f 为30kH z 时, B ac 通常取234mT.通过
式(5)可求出原边匝数N p .2.5 副边匝数的确定
原边绕组每匝伏安数确定为
每匝伏数=
V s N p
(8) 副边匝数确定为
N s =
V 副
每匝伏数
(9)
式中,V 副为副边所需电压,包括输出电压,整流二极管压降一般取0.7V,绕组压降和具体的输出电路有关,需自行确定.
副边匝数由副边所需电压与每匝伏数比值求得,通常所计算出的副边匝数为小数,考虑到副边低压大电流,应避免使用半匝线圈,又考虑到磁心磁路的饱和(E 型易饱和)使得变压器调节性能变差,因此这里取大的整数.
考虑到副边匝数确定后,每匝的反激电压发生变化,必须调节占空比以维持伏秒值相等.
t on =
新每匝伏数
新每匝伏数+旧每匝伏数
(10)
匝数的确定与副边相同.2.6 磁心气隙的确定
原边电感的确定为
L p =N 2p A L
(11)
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第1期李 竫,等:多路输出型单端反激式开关电源设计
式中,A L 通过所选取的磁心材料查表得到.
磁心气隙的确定为
L g =
N 2p A e 0
L p
(12)
式中:L g 为气隙长度,m m; 0为4 10-7
;N p 为
原边匝数;L p 为原边电感,mH ;A e 为磁心面积,m m 2
.
五路+18V 和-7V 输出具体计算数据:标称功率P t 为11.35W,功率容量A p 为0.1012.
考虑到多路输出的因素,选择ER42磁心,则原边绕组匝数N p 为34匝,副边绕组匝数(25V)N s 为9匝;原边电感L p 为6.17mH ,偏置绕组匝数(18V)N s 为6匝,磁心气隙L g 为0.056mm.
对于+18V 与-7V 的输出,只要在25V 的副边中拉出一个抽头,则9匝分为6匝和3匝,如图2所示
.
图2 副边示意图
Fig.2 Schematic diagram of secondary side
3 IGBT 驱动电路和芯片选择
3.1 驱动电路功能介绍
驱动电路分为分立插脚式元件驱动电路、光耦
驱动电路、厚膜驱动电路和专用集成块驱动电路.本文设计的驱动电路采用光耦驱动电路,其主要逻辑部件是芯片,控制IGBT 管的导通、关断和保护IGBT.市场上现有多种芯片,如EXB8系列、M579系列和IR21系列等,选择合理的芯片很重要,本文选择H CPL 316J,可实现两种功能:
1)欠压锁定功能(U nder Voltage Lo ck Out,UVLO).当IGBT 开始时,芯片供电电压由0V 逐渐上升到工作电压(12~15V).若此时芯片有输出,将会造成IGBT 门限电压过低,即IGBT 芯片工作在线性放大区,则可能导致IGBT 发热烧毁.316J 芯片中的U VLO 功能可解决此问题.若V cc 输入电压小于12V 时,输出电平为低电平使得IGBT 关断,达到保护芯片IGBT 的功能[4].
2)过流保护功能.芯片316J 中内置有7V 电平,当检测到由IGBT 中C,E 两级端输出电压超过7V 时,316J 芯片输出低电平使得IGBT 关断,从而实现过流保护功能.3.2 驱动电路设计
整个驱动电路的作用相当于一个光耦隔离放大电路,核心部分是芯片H CPL 316J,如图3所示.H CPL 316J 左边的V I N +,FAULT 和RESET
分别与控制器芯片(多为DSP 芯片)相连,引脚3与引脚6之间的电阻起到对故障信号的放大作用;引脚3与引脚4之间的电容有滤波作用.当有干扰信号后,能使H CPL 316J 正确接收信息.引脚16与引脚14之间的C BLAN K 是一个非常重要的参数,主要起到充电延时作用.若没有C BLANK ,当系统启动芯片开始工作,IGBT
的集电极端电压远远大于
图3 驱动电路的设计Fig.3 D esign of driving circuit
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上海工程技术大学学报
第25卷
7V,则会错误地发出短路故障信号,使输出直接关断.即使当芯片正常工作以后,集电极电压瞬间升高,之后立刻恢复正常,也会发出错误故障信号,使IGBT 误关断.
4 结 语
本文根据不同电路的特点和需求,对单端反激式开关电源选用了有反馈回路的U C 3844芯片,用双环路反馈电路保证电路的稳定性.对IGBT 驱动电路选用316J 芯片,其内置丰富的IGBT 检测及保护功能,使驱动电路更安全可靠,组成的开关电源电路解决了高频开关电源的控制问题.参考文献:
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科技论文写作中常见的差错(4)
关于量符号下标的规范表示
1 凡是量符号和代表变性数字、坐标轴名称及几何图形中表示点线面体的字母作下标时,采用斜体;其他情况为正体。
例如: 体胀系数 V (V 为体积量符号);电能W i (i =1,2,3 )(i 代表变动性数字);力的y 分量F y (y 为坐标轴符号); A BC 的面积S ABC 。
2 量符号作下标,其字母大小写同原符号;来源于人名的缩写作下标用大写正体;不是来源于人名的缩写作下标,一般都用小写正体。
3 符号为国际已规定的下标,不可擅自更改。
例如: 辐射能,国标规定的符号为E R ,采用E F 或者E 辐是不正确的。
摘自 图书编校质量认定细则
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最新多路输出单端反激式开关电源设计
多路输出单端反激式开关电源设计
电子设备对电源的要求日益增高，促进了开关电源技术的不断发展。本文介绍了基于美国PI公司生产的单片开关电源芯片TOPSwitch系列设计的多输出的AC/DC开关电源。 设计电路选用TOPSwitch系列芯片的TOP244Y，该芯集成了PWM控制器、MOSFET功率开关管和欠电压、过电压等保护电路，芯片的开关频率为132kHZ，最大占空比为78%。设计电路的开关电源输出功率为25W时，实现了12V/1.2A,5V/2A和 30V/20mA三路直流电压输出，效率为80%以上。 论文介绍了开关电源相关内容，反激式开关电源的原理和应用技术，为电路设计提供了理论指导，并且提出了反激式开关电源的设计规划。仔细分析反激式开关电源之后，选择了电路所需的元器件的型号和参数，最终完成电路图的设计。最后使用芯片专属的优化设计软件PI Expert对反激式开关电源进行优化设计。设计结果为，优化设计之前电源的效率为78%左右，实际输出直流电压的最大误差为3.5%，经过优化之后最大误差降为0.36%，且电源效率提高到90%以上。反激式开关电源的直流输出回路接有EMI 滤波器，有效地降低了开关电源的输出纹波。 关键词：开关电源；反激式；多路输出；TOPSwitch-GX
Title Design of Multi-output Single-ended Fly-back Converter Abstract Electronic devices demanded on power increasingly higher to promote the continuous development of converter technology. This paper introduced the small power multi output AC/DC converter design based on the chip of TOP-Switch produced by American company Power Integrations. The converter design used TOP244Y as switching chip, which had PWM control circuit and power MOSFET, the chip’s switching frequency was 132 kHz, the maximum duty cycle was 78%. When the output power was 25W, switching power served three DC outputs 12V/1.2A, 5V/2A and 30V/20mA and the efficiency was 80%. The paper introduced some related content about the converter and the theory and technology of fly-back converter, to provide a theoretical guidance for circuit design. And then the paper proposed a fly-back converter supply design plan. And next, I designed a fly-back switching power circuit, and selected circuit’s components and parameters. Finally using PI Expert to optimize this fly-back switching power, I received some result about the designed circuit. Before the optimization, the efficiency was 78%, and the actual outp ut DC voltage’s maximum error was 3.5%, after the optimization, maximum error decreased to 0.36%, and the efficiency increased to 90%. And the fly-back switching power circuit had output EMI filter, decreased output ripple of switching power effectively.
UCC38C43隔离单端反激式开关电源电路图
UC3842/UC3843隔离单端反激式开关电源电路 图 开关电源以其高效率、小体积等优点获得了广泛应用。传统的开关电源普遍采用电压型脉宽调制(PWM)技术，而近年电流型PWM技术得到了飞速发展。相比电压型PWM，电流型PWM具有更好的电压调整率和负载调整率，系统的稳定性和动态特性也得以明显改善，特别是其内在的限流能力和并联均流能力使控制电路变得简单可靠。 电流型PWM集成控制器已经产品化，极大推动了小功率开关电源的发展和应用，电流型PWM控制小功率电源已经取代电压型PWM控制小功率电源。Unitrode公司推出的UC3842系列控制芯片是电流型PWM控制器的典型代表。 DC/DC转换器 转换器是开关电源中最重要的组成部分之一，其有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 电流型PWM 与电压型PWM比较，电流型PWM控制在保留了输出电压反馈控制外，又增加了一 个电感电流反馈环节，并以此电流反馈作为PWM所必须的斜坡函数。 下面分析理想空载下电流型PWM电路的工作情况(不考虑互感)。电路如图3所示。 设V导通，则有 L·diL/dt = ui (1) iL以斜率ui/L线性增长，L为T1原边电感。经无感电阻R1采样 Ud=R1·iL送到脉宽比较器A2与Ue比较，当Ud>Ue，A2输出高电平，送到RS锁存器 的复位端，此时或非门的两个输入中必有一个高电平，经过或非门输出低电平关断功率开
反激电源设计分析和经验总结
由反激电源引起的一点儿分析 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。本人认为一般情况下是这样的，但也不能一概而论，PI 公司的TOP芯片就可做到300瓦，有文章介绍反激电源可做到上千瓦，但没见过实物。输出功率大小与输出电压高低有关。 反激电源变压器漏感是一个非常关键的参数，由于反激电源需要变压器储存能量，要使变压器铁芯得到充分利用，一般都要在磁路中开气隙，其目的是改变铁芯磁滞回线的斜率，使变压器能够承受大的脉冲电流冲击，而不至于铁芯进入饱和非线形状态，磁路中气隙处于高磁阻状态，在磁路中产生漏磁远大于完全闭合磁路。 变压器初次极间的偶合，也是确定漏感的关键因素，要尽量使初次极线圈靠近，可采用三明治绕法，但这样会使变压器分布电容增大。选用铁芯尽量用窗口比较长的磁芯，可减小漏感，如用EE、EF、EER、PQ型磁芯效果要比EI型的好。 关于反激电源的占空比，原则上反激电源的最大占空比应该小于0.5，否则环路不容易补偿，有可能不稳定，但有一些例外，如美国PI公司推出的TOP系列芯片是可以工作在占空比大于0.5的条件下。 占空比由变压器原副边匝数比确定，本人对做反激的看法是，先确定反射电压（输出电压通过变压器耦合反映到原边的电压值），在一定电压范围内反射电压提高则工作占空比增大，开关管损耗降低。反射电压降低则工作占空比减小，开关管损耗增大。当然这也是有前提条件，当占空比增大，则意味着输出二极管导通时间缩短，为保持输出稳定，更多的时候将由输出电容放电电流来保证，输出电容将承受更大的高频纹波电流冲刷，而使其发热加剧，这在许多条件下是不允许的。 占空比增大，改变变压器匝数比，会使变压器漏感加大，使其整体性能变，当漏感能量大到一定程度，可充分抵消掉开关管大占空带来的低损耗，时就没有再增大占空比的意义了，
多路输出单端反激式开关电源设计
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 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。 在设计时还对阈值电压采取了温度补偿措施，以消除因漏源导通电阻随温度变化而引起的漏极电流变化。当芯片结温大于135℃时，过热保护电路就输出高电平，关断输出极。此时控制电压Vc进入滞后调节模式，Vc端波形也变成幅度为4.7V～5.7V的锯齿波．若要重新启动电路，需断电后再接通电路开关，或者将Vc降至3.3V以下，再利用上电复位电路将内部触发器置零，使MOSFET恢复正常工作。 采用TOPSwitch-Ⅱ系列设计单片开关电源时所需外接元器件少，而且器件对电路板布局以及输入总线瞬变的敏感性大大减少，故设计十分方便，性能稳定，性价比更高。 对于芯片的选择主要考虑输入电压和功率。由设计要求可知，输入电压为宽范围输入，输出功率不大于10W，故选择TOP222G。 电路设计 本开关电源的原理图如图1所示。
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
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:
一款多路输出单端反激式开关电源的电路设计方案
多路输出电源 对于电源应用者来讲，一般都希望其所选择的新巨电源产品为“傻瓜型”的，即所选择的电源电压只要负载不超过电源最大值，无论系统的各路负载特性如何变化，而各路电源电压依然精确无误。仅就这一点来讲，目前绝大多数的多路输出电源是不尽人意的。为了更进一步说明多路输出电源的特性，首先从图1所示多路输出开关电源框图讲起。 从图1可以看到，真正形成闭环控制的只有主电路Vp，其它Vaux1、Vaux2等辅电路都处在失控之中。从控制理论可知，只有Vp无论输入、输出如何变动(包括电压变动，负载变动等)，在闭环的反馈控制作用下都能保证相当高的精度(一般优于0.5%)，也就是说Vp在很大程度上只取决于基准电压和采样比例。对Vaux1，Vaux2而言，其精度主要依赖以下几个方面： 1)T1主变器的匝比，这里主要取决于Np1：Np2或Np1：Np3 2)辅助电路的负载情况。
3)主电路的负载情况注：如果以上3点设定后，输入电压的变动对辅电路的影响已经很有限了。 图1 在以上3点中，作为一个具体的开关电源变换器，主变压器匝比已经设定，所以影响辅助电路输出电压精度最大的因素为主电路和辅电路的负载情况。在开关电源产品中，有专门的技术指标说明和规范电源的这一特性，即就是交叉负载调整率。为了更好地讲述这一问题，先将交叉负载调整率的测量和计算方法讲述如下。 电源变换器多路输出交叉负载调整率测量与计算步骤 1)测试仪表及设备连接。 2)调节被测电源变换器的输入电压为标称值，合上开关S1、S2…Sn，调节被测电源变换器各路输出电流为额定值，测量第j路的输出电压Uj，用同样的方法测量其它各路输出电压。
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:
多路输出开关电源的设计和应用
多路输出开关电源的设计及应用原则 1 引言 对现代电子系统，即便是最简单的由单片机和单一I/O接口电路所组成的电子系统来讲，其电源电压一般也要由＋5V，±15V或±12V等多路组成，而对较复杂的电子系统来讲，实际用到的电源电压就更多了。目前主要由下述诸多电压组合而成：＋3.3V，＋5V，±15V，±12V，－5V，±9V，＋18V，＋24V、＋27V、±60V、＋135V、＋300V、－200V、＋600V、＋1800V、＋3000V、＋5000V（包括一个系统中需求多个上述相同电压供电电源）等。不同的电子系统，不仅对上述各种电压组合有严格的要求，而且对这些电源电压的诸多电特性也有较严格的要求，如电压精度，电压的负载能力（输出电流），电压的纹波和噪声，起动延迟，上升时间，恢复时间，电压过冲，断电延迟时间，跨步负载响应，跨步线性响应，交叉调整率，交叉干扰等。 2 多路输出电源 对于电源应用者来讲，一般都希望其所选择的电源产品为“傻瓜型”的，即所选择的电源电压只要负载不超过电源最大值，无论系统的各路负载特性如何变化，而各路电源电压依然精确无误。仅就这一点来讲，目前绝大多数的多路输出电源是不尽人意的。为了更进一步说明多路输出电源的特性，首先从图1所示多路输出开关电源框图讲起。 从图1可以看到，真正形成闭环控制的只有主电路Vp，其它Vaux1、Vaux2等辅电路都处在失控之中。从控制理论可知，只有Vp无论输入、输出如何变动（包括电压变动，负载变动等），在闭环的反馈控制作用下都能保证相当高的精度（一般优于0.5％），也就是说Vp在很大程度上只取决于基准电压和采样比例。对Vaux1，Vaux2而言，其精度主要依赖以下几个方面： 1）T1主变器的匝比，这里主要取决于Np1：Np2或Np1：Np3 2）辅助电路的负载情况。
多路输出反激式开关电源设计
多路输出反激式开关电源设计 摘要:以UC3844芯片为控制核心，设计并制作了多路输出反激式开关电源。完成了多路输出反激式开关电源系统设计，完成具体模块电路详细设计，包括 EMI 滤波电路、前级保护和整流桥电路、缓冲吸收电路、高频变压器、UC3844的启动与驱动电路、电流检测和过流保护电路等。合理选择、设计和分配了开关电源各电路参数；设计出电路原理图，根据设计规范制作出 PCB，并组装出电源样机，最后对设计的样机进行测试验证。 开关电源样机输出电压稳定性较高，输出电压纹波较小，符合设计规范小于80mV 的要求；样机整体测试结果表明，电源各项指标均符合要求，输出稳定，性能较好。 关键词：开关电源；反激式；UC3844；模块化
Design of Multi-output Flyback Switching Power Supply Abstract: It was designed and produced a set of multiple output fly-back switching power supply, using the chip UC3844 as the control core. The design of the system and specific module circuits was completed. The module circuits include EMI filter circuit, level protection and bridge rectifier circuit, snubber circuit, high frequency transformer, start and drive circuit of UC3844, current sensing and over-current protection circuit. The parameters of switching power supply circuit were chose, designed and distributed reasonably. According to the schematic circuit design and design specifications, we produced the PCB, and assembled the prototype of power supply, also finished the test in the final. The higher stability of the output voltage of the switching power supply prototype, the output voltage ripple is small, meet the design specifications to the requirements of less than 80mV; The prototype of the overall test results show that the power of the indicators are in line with the requirements, output stability, better performance. Keywords:switch power supply；flyback；UC3844；Modular
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)
多路输出反激变换交叉调整率的改善
多路输出反激变换交叉调整率的改善 Joe Marrero 国半电源管理部首席工程师 Hqeepower 译 摘要： 交叉调整率严重限制了反激变换在多路输出中的应用。本文提出了一种通过增加副边小电感来改善交叉调整率的方法。这些小电感用于控制在主开关关断期间副边电流的变化率。通过对电流变化率的控制，从而提供多路输出反激变换的线性交叉调整率和负载交叉调整率。 简介： 理论上来讲反激变换的交叉调整率比正激变换好，但由于正激变换后边多增加了一个储能电感。因此，实际上正激变换的交叉调整率比反激的好。由于在开关管开通期间，原边电流不断的上升，在Ton结束时达到峰值Ip。这个电流在开关断开的瞬间，会被传递到副边。理解交叉调整率非常重要的一点是，传递到副边的电流是如何被副边的多路输出所分配的。文中会指出最初传递到副边电流的大多数会传递到漏感最小的那一路输出。如果这一路没有用做开关管PWM 的反馈控制，那么它的峰值就会很高。相反，如果这一路用于开关管PWM的反馈控制，那么其他路的输出就会受到降低。 另外一个于交叉调整率相关的非常重要的特征就是非反馈绕组输出的匝数。具体来讲，为了保正输出电压在规定的误差范围内，需要增加或减少他们的匝数或者是调节反馈反馈绕组的输出。为了使所有的输出在一定的误差范围内，这必然会增加调试的时间。在许多情况下，往往需要增加额外的线性或开关稳压电路来解决由于交叉调整率带来多路输出电压不能达到规定误差范围内的问题。 双路输出的交叉调整率 为了弄清楚当开关管关断时，电流传电是怎样分配的这样一个问题，我们把没有参加反馈的第二路输出Vo2反射到参加反馈的第一路输出Vo1中去，参见图1 和图二。 这里假设第二路输出的漏感是第一路输出漏感的两倍。即Ll2=2Ll1. 我们注意到，如果Vd1=Vd2=Vd,那么，在漏感两端产生的压降是相等的。其两端的压降为Vo=Vs-(Vo1+Vd). 那么只要，主开关管一关断，电流就会按照法拉第定律分配：（公式见原文，建议自己推一下）
多路输出反激式电源
多路输出反激式开关电源设计 随着现代科技的高速发展，功率器件的不断更新，PWM技术的发展日趋完善，开关电源正朝着短、小、轻、薄的方向发展。 本文介绍了一种基于TOPSwith系列芯片设计的小功率多路输出AC／DC开关电源的原理及设计方法。 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 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。
(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，
单端反激式开关电源
交流异步电动机变频调速原理： 变频器是利用电力半导体器件的通断作用把电压、频率固定不变的交流电变成电压、频率都可调的交流电源。 现在使用的变频器主要采用交—直—交方式（VVVF变频或矢量控制变频），先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源，然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机。 变频器主要由整流（交流变直流）、滤波、逆变（直流变交流）、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成的。 交-直部分 整流电路：由VD1-VD6六个整流二极管组成不可控全波整流桥。对于380V的额定电源，一般二极管反向耐压值应选1200V，二极管的正向电流为电机额定电流的1.414-2倍。 （二）变频器元件作用 电容C1： 是吸收电容,整流电路输出是脉动的直流电压，必须加以滤波， 变压器是一种常见的电气设备，可用来把某种数值的交变电压变换为同频率的另一数值的交变电压，也可以改变交流电的数值及变换阻抗或改变相位。 压敏电阻： 有三个作用,一过电压保护,二耐雷击要求,三安规测试需要. 热敏电阻：过热保护
霍尔: 安装在UVW的其中二相,用于检测输出电流值。选用时额定电流约为电机额定电流的2倍左右。 充电电阻： 作用是防止开机上电瞬间电容对地短路，烧坏储能电容开机前电容二端的电压为0V；所以在上电（开机）的瞬间电容对地为短路状态。如果不加充电电阻在整流桥与电解电容之间，则相当于380V电源直接对地短路，瞬间整流桥通过无穷大的电流导致整流桥炸掉。一般而言变频器的功率越大，充电电阻越小。充电电阻的选择范围一般为：10-300Ω。 储能电容： 又叫电解电容，在充电电路中主要作用为储能和滤波。PN端的电压电压工作范围一般在430VDC～700VDC 之间，而一般的高压电容都在400VDC左右，为了满足耐压需要就必须是二个400VDC的电容串起来作800VDC。容量选择≥60uf/A 均压电阻：防止由于储能电容电压的不均烧坏储能电容；因为二个电解电容不可能做成完全一致，这样每个电容上所承受的电压就可能不同，承受电压高的发热严重（电容里面有等效串联电阻）或超过耐压值而损坏。 C2电容; 吸收电容,主要作用为吸收IGBT的过流与过压能量。 （2）直-交部分 VT1-VT6逆变管（IGBT绝缘栅双极型功率管）：构成逆变电路的主要器件，也是变频器的核心元件。把直流电逆变频率，幅值都可调的交流电。 VT1-VT6是续流二极：作用是把在电动机在制动过程中将再生电流返回直流电提供通道并为逆变管VT1-VT6在交替导通和截止的换相过程中，提供通道。（3）控制部分:电源板、驱动板、控制板（CPU板） 电源板：开关电源电路向操作面板、主控板、驱动电路、检测电路及风扇等提供低压电源，开关电源提供的低压电源有：±5V、±15V 、±24V向CPU其附属电路、控制电路、显示面板等提供电源。 驱动板：主要是将CPU生成的PWM脉冲经驱动电路产生符合要求的驱动信号激励IGBT输出电压。 控制板（CPU板）：也叫CPU板相当人的大脑，处理各种信号以及控制程序等部分 [注:再次整流（直流变交流）--->更贴切的叫法是逆变!在这里感谢蔡工给我们编辑们提的意见!也欢迎大家多给我们编辑组提出更多宝贵的意见和建议!mym(2005.08.23) ]
20w单端反激式开关电源课件
电子综合设计与制作课程设计(论文) 20w单端反激式开关电源设计 院（系）名称电子与信息工程学院 专业班级电子122 学号120404063 学生姓名卡拉卡提 指导教师孙福明 起止时间：2014.12.15—2014.12.26
课程设计（论文）任务及评语 院（系）：电子与信息工程学院教研室：电子信息工程
摘要 近年来，随着电力电子技术的发展，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了越来越广泛的应用，单端反激式电路以其简单，可以高效提供直流输出等诸多优点，特别适合设计小功率的开关电源。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。 本文介绍了一种单端反激式单片开关电源的设计方法。该开关电源输入电压单相170~ 260V，输入交流电频率45~65HZ,输出直流电压12V恒定,输出直流电流2A，最大功率：25W，可获得高质量的稳压输出。参照给定的该电源的技术参数，设计了该开关电源的滤波、整流、逆变等电路。详细的给出了开关电源高频变压器的设计方法，文中给出了主电路图，通过基本计算，选择控制电路和保护电路的结构以及变压器的变比及容量。本文重点介绍该电源的设计思想，工作原理及特点。 关键词：开关电源；反激电路；脉宽调制
目录 第1章绪论 (1) 1.1开关电源技术概况 (1) 1.2本文设计内容 (1) 第2章需求分析 (1) 2.1调研情况 (1) 2.2开关电源种类 (1) 2.3 单端反激式开关电源 (1) 2.4 开关稳压电源的电路原理框图 (2) 2.5调宽式开关稳压电源的基本原理 (3) 2.6开关电源的两种工作模式 (4) 第3章系统设计 (5) 3.1系统总体结构设计 (5) 3.2具体电路设计 (5) 3.2.1整流部分 (5) 3.2.2控制设计 (6) 3.2.3保护电路设计 (7) 3.3元器件型号选择 (7) 3.3.1 EMI滤波电路 (7) 3.3.2整流电路 (8) 3.3.3控制电路 (8) 3.4驱动电路 (8) 第4章课程设计总结 (10) 参考文献 (11)
多路输出单端反激式开关电源设计原理
多路输出单端反激式开关电源设计原理 本文设计的将作为智能仪表的，最大功率为10W。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，选用单端电路。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(由和变压器组成)、输出整流滤波电路、误差检测电路(由TL431及周围元件组成)及信号传递电路(由隔离光耦及组成)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：85～265V 输出直流电压／：+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，极限电压为9V，控制端最大允许电流为100mA。 在设计时还对阈值电压采取了温度补偿措施，以消除因漏源导通电阻随温度变化而引起的漏极电流变化。当芯片结温大于135℃时，过热保护电路就输出高电平，关断输出极。此时控制电压Vc进入滞后调节模式，Vc端波形也变成幅度为～的锯齿波．若要重新启动电路，需断电后再接通电路开关，或者将Vc降至以下，再利用上电复位电路将内部触发器置零，使MOSFET恢复正常工作。