基于TEA1532反激式开关电源的设计与调试
反激式开关电源的设计—毕业设计说明
毕业设计说明书反激式开关电源的设计专业 电气工程及其自动化学生姓名 伊利优酸乳班级 XXXXXX学号 XXXXXX 指导教师 XXXXXX完成日期 2XXXXXXXXX反激式开关电源的设计摘要：各种电子设备中，有一个不可或缺的组成部分，那就是电源。
反激式开关电源的设计阐述了反激式开关电源的工作原理；通过方案的对比，选择出了用电流控制型PWM技术；最后详细介绍了利用TOPSwitch 器件设计开关电源的设计过程。
TOPSwitch器件是近代出现的芯片，它有很多功能，如对过流，过热进行保护，能自动重启等。
对TOPSwitch-GX 的工作原理进行了理解，对内部结构进行了分析，对以TOP244Y为控制核心的反激式开关电源进行了设计。
设计出的采用此芯片的反激式开关电源的外围电路很简单，所用元器件少，性能指标高，价格低，有较高的集成度，很有实用价值。
该芯片的开关频率为132kHZ。
设计电路的开关电源输出功率为25W时，可以实现12V/1.2A,5V/2A和30V/20mA三路直流电压输出。
另外，还设计了外围电路，并对此进行了分析。
高频变压器的设计是重点，对磁心，线圈匝数进行了选择。
用此开关电源不但可以使外围电路器件大大减少，成本降低，还能使可靠性大大提高，正常工作时，可以提供多路输出，能在家电、IT等领域被广泛应用。
关键词：开关电源；反激式变换器；TOPSwitch-GX；高频变压器The Design of Single-end Flyback Switching Power SupplyAbstract： There is an integral part of a variety of electronic devices, and that is power. Flyback switching power supply design elaborated flyback switching power supply works; contrast through the program, select a current-controlled PWM technology used; finally describes the use of TOPSwitch device design of switching power supply design process. TOPSwitch device is the modern appearance of the chip, it has many features, such as over current, over temperature protection, can automatically restart and so on. The working principle of TOPSwitch-GX are understood, the internal structure is analyzed, based on TOP244Y has been designed for the flyback switching power supply control center. The use of this chip design flyback switching power supply external circuit is very simple, the use of fewer components, high performance, low price, have a higher degree of integration, very practical value. Theswitching frequency of the chip 132kHZ. Design of circuit switching power supply output power of 25W, you can achieve 12V/1.2A, 5V/2A and 30V/20mA three-way DC voltage output. In addition, the design of the peripheral circuits, and this analyzed. High-frequency transformer design is the key, right core, coil turns is a selection. With this switching power supply can not only greatly reduce the peripheral circuit components, cost reduction, but also to greatly improve the reliability, normal working hours, you can provide multiple outputs in home appliances, IT and other fields are widely used.Key words: Switching power supply;Fly-back converter;TOPSwitch-GX;High frequency transformer目录1 概述 (1)1.1 课题来源及基本技术要求 (1)1.2 设计内容及设计思路 (1)1.3 预期成果及其意义 (2)2 反激式开关电源方案比较与选择 (2)2.1反激式开关电源介绍 (3)2.2 反激式开关电源的方案比较与选择 (3)3 基于TOP244Y芯片的单端反激式开关电源的设计 (7)3.1 TOPSwitch-GX芯片简介 (7)3.2 基本参数确定 (8)3.3 高频变压器设计 (9)3.4 输入整流滤波电路的设计 (13)3.5 钳位保护电路的设计 (14)3.6 输出整流滤波电路的设计 (15)3.7 反馈整流滤波电路设计 (17)3.8 反馈电路设计 (17)3.9 TOPSwitch-GX芯片的外围设计 (21)4 结束语 (20)参考文献 (21)致谢 (24)附录 (23)附录1 反激式开关电源原理图 (26)附录2反激式开关电源PCB图 (28)附录3 反激式开关电源主要元件清单 (29)反激式开关电源的设计1 概述1.1 课题来源及基本技术要求1.1.1课题来源如今，开关电源在生活中的应用极其广泛。
如何一步一步设计开关电源？开关电源设计调试步骤全过程
如何一步一步设计开关电源？开关电源设计调试步骤全过程针对开关电源很多人觉得很难，其实不然。
设计一款开关电源并不难，难就难在做精，等你真正入门了，积累一定的经验，再采用分立的结构进行设计就简单多了。
万事开头难，笔者在这就抛砖引玉，慢慢讲解如何一步一步设计开关电源。
开关电源设计的第一步就是看规格，具体的很多人都有接触过，也可以提出来供大家参考，我帮忙分析。
在这里只带大家设计一款宽范围输入的，12V2A的常规隔离开关电源。
1、首先确定功率根据具体要求来选择相应的拓扑结构；这样的一个开关电源多选择反激式(flyback)基本上可以满足要求。
在这里我会更多的选择是经验公式来计算，有需要分析的，可以拿出来再讨论。
2、选择相应的PWMIC和MOS来进行初步的电路原理图设计当我们确定用flyback拓扑进行设计以后，我们需要选择相应的PWMIC和MOS来进行初步的电路原理图设计(sch)。
无论是选择采用分立式的还是集成的都可以自己考虑。
对里面的计算我还会进行分解。
分立式：PWMIC与MOS是分开的，这种优点是功率可以自由搭配，缺点是设计和调试的周期会变长（仅从设计角度来说）；集成式：就是将PWMIC与MOS集成在一个封装里，省去设计者很多的计算和调试分步，适合于刚入门或快速开发的环境。
3、做原理图确定所选择的芯片以后，开始做原理图(sch)，在这里我选用STVIPer53DIP(集成了MOS)进行设计。
设计前最好都先看一下相应的datasheet，确认一下简单的参数。
无论是选用PI的集成，或384x或OBLD等分立的都需要参考一下datasheet。
一般datasheet里都会附有简单的电路原理图，这些原理图是我们的设计依据。
4、确定相应的参数当我们将原理图完成以后，需要确定相应的参数才能进入下一步PCBLayout。
当然不同的公司不同的流程，我们需要遵守相应的流程，养成一个良好的设计习惯，这一步可能会有初步评估，原理图确认，等等，签核完毕后就可以进行计算了。
二、TEA1532组成的副电源电路_液晶彩色电视机维修从入门到精通_[共3页]
![二、TEA1532组成的副电源电路_液晶彩色电视机维修从入门到精通_[共3页]](https://img.taocdn.com/s3/m/c2166cf5192e45361166f50c.png)
第4章 电源板电路分析与检修 该开关电源为一个三电源系统，L6598D（IC1）、Q1、Q2和变压器T1组成一个电源系统，提供+24V、+12V电压。
TEA1532（IC2）、Q5和变压器T2组成一个电源系统，提供+5VSTB 待机电压和+5V电压。
整个电源模块在待机状态下只有TEA1532和变压器T2组成的开关电源工作，提供+5VSTB待机电压。
UCC28051（IC3）和线圈L2组成PFC电路，输出+400V 电压（与交流输入电压无关）。
一、电源进线滤波抗干扰电路电源进线滤波抗干扰电路由F1、Z1、NTC1、NTC2、FL1、R1、R2、FL2、FL3、CY1、CY2共同组成，其作用是增强电视的电磁兼容性。
该电路具有双向性：一方面它可以抑制高频干扰进入电视，确保电视机正常工作，另一方面它可抑制开关电源产生的高频干扰，防止高频脉冲进入电网而干扰其他电气设备。
220V/50Hz工频交流电经CN1进入液晶电视开关电源组件，先经过延迟保险管F1，然后进入由Z1、NTC1、NTC2、FL1、R1、R2、FL2、FL3、CY1、CY2组成的二级低通滤波网络，滤除市电中的高频干扰信号，同时保证开关电源产生的高频信号不窜入电网。
FL2、FL3为共模扼流圈，它是绕在同一磁环上的两只独立的线圈，圈数相同，绕向相反，在磁环中产生的磁通相互抵消，磁芯不会饱和，主要抑制共模干扰，电感值愈大对低频干扰抑制效果愈佳。
这样绕制的滤波电感抑制共模干扰的性能大大提高。
电容CX1主要抑制相线和零线之间的干扰，电容值愈大对低频干扰抑制效果愈佳，在这里选用0.68 F/275V。
二、TEA1532组成的副电源电路副电源主要由开关变压器T2、集成电路IC2（TEA1532）、功率MOS管Q5及相关电路组成。
它的作用是在待机时提供一个5V的电压给控制系统，使电源在待机时副电源不工作，处在节能状态。
TEA1532内部电路框图如图4-3-2所示，TEA1532组成的副电源电路如图4-3-3所示。
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。
反激式开关电源的设计思路(附带设计图)
反激式开关电源的设计思路开关电源的思路：要实现输出的稳定的电压，先获取输出端的电压，然后反馈给输出端调控输出功率(电压低则增大输出功率，反之则减小)，终达到一个动态平衡，稳定电压是一个不断反馈的结果。
一、整体概括
下图是一个反激式开关电源的原理图。
输入电压范围在AC100V~144V，输出DC12V的电压。
二、瞬变滤波电路解析
市电接入开关电源之后，首先进入瞬变滤波电路(Transient Filtering)，也就是我们常说的EMI电路。
下图描述的是本次举例说明的瞬变滤波电路的电路图。
各个器件说明：
F1-->保险管：当电流过大时，断开保险管，保护电路。
CNR1-->压敏电阻：抑制市电瞬变中的尖峰。
R31、R32-->普通贴片电阻：给这部分滤波放电，使用多个电阻的原因是分散各个电阻承受的功率。
C1-->X电容：对差模干扰起滤波作用。
T2-->共模电感：衰减共模电流。
R2-->热敏电阻：在电路的输入端串联一个负温度系数热敏电阻增加线路的阻抗，这样就可以有效的抑制开机时产生的浪涌电压形成的
浪涌电流。
当电路进入稳态工作时，由于线路中持续工作电流引起的NTC发热，使得电阻器的电阻值变得很小，对线路造成的影响可以完全忽略。
三、整流部分
各个器件说明：
BD1->整流桥
L1、EC1、EC2->π型LC滤波电路，主要起的就是滤波，使输出的电流更平滑。
四、开关电源主体部分
开关电源的主题部分如下图：五、输出端滤波电路
下图是输出端滤波电路：。
开关电源电路设计要点与调试
开关电源电路设计要点与调试开关电源是一种将电能转换为特定电压、电流和频率的电力转换装置，具有高效率、体积小、重量轻等优点，广泛应用于各种电子设备中。
开关电源的设计和调试是开发电子产品的重要环节，下面将重点介绍开关电源电路设计要点以及调试方法。
一、开关电源电路设计要点1.选用适当的拓扑结构：开关电源的拓扑结构包括开关正激式（buck）、开关反激式（flyback）、开关共激式（forward）等。
在选择拓扑结构时需要考虑输入电压范围、输出电压需求、功率密度要求、成本等因素。
不同拓扑结构有不同的工作原理和电路参数设计要求，设计时需要综合考虑各种因素才能确定最合适的拓扑结构。
2.合理选择功率元件和元器件：功率元件是开关电源中最关键的部件，直接影响开关电源的效率和可靠性。
常见的功率元件包括MOSFET、IGBT、二极管等。
在选择功率元件时需要考虑电压和电流的要求，以及功率元件的损耗和热散。
此外，还需要合理选择其他元器件，如电感、电容、变压器等，以满足开关电源的稳定性和工作要求。
3.设计稳压控制回路：开关电源的稳压控制回路起到控制输出电压稳定的作用。
常见的稳压控制回路有电压模式控制和电流模式控制。
在设计稳压控制回路时需要考虑输出电压波动范围、响应速度、幅值准确性、稳定性等因素，并根据具体需求选择合适的控制模式和电路结构。
4.进行开关频率和PWM信号设计：开关频率和PWM信号的设计直接影响开关电源的转换效率和输出波形质量。
一般来说，较高的开关频率可以减小电感器件和滤波器的体积，但会增加功率元件开关损耗；较低的开关频率可以降低功率元件开关损耗，但会增加电感器件和滤波器的体积。
同时，PWM信号的设计要考虑到占空比的合理选择、工作频率的稳定性等因素。
5.安全保护和电磁兼容设计：开关电源需要考虑到安全保护和电磁兼容的设计要求。
常见的安全保护设计有过载保护、过温保护、短路保护等，以保证开关电源的正常工作和安全可靠。
电磁兼容设计包括滤波器设计、接地设计等，以减小开关电源对周围电子设备的干扰和抗干扰能力。
反激开关电源开发设计文档
反激开关电源开发设计文档
二、详细设计方案
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。
高频变压器工作频率和磁芯材料
采用AP法
AP = AW * Ae =(Pt*10^4)/(2 AE为磁芯的有效面积，
(Bw (NP
、当输入最高电压Vindcmax
集肤深度与频率关系
2> 求出各绕组之阻抗 @100℃
3> 求各绕组之损耗功率 （电流用有效值） 4> 加总各绕组之功率损耗P Cu 。
5> 芯心损耗P Fe =P C V e
6>P ∑=P Cu +P Fe
7>而变压器的温升
AP 的单位为cm 4。
十三、估算窗口占用面积(< AW)
皮膜厚度0.056mm
Wa=N*D^2(单个绕组占用面积)
N:匝数，D 线直径包括皮膜（mm ）。
Wa:mm^2
由以上的计算公式初步选定磁芯为型号EPC10。
反激式开关电源的设计
反激式开关电源的设计1.反激式开关电源的基本原理与拓扑结构2.反激式开关电源的设计步骤（1）选择合适的开关器件：根据设计需求确定开关器件的额定电流和电压。
应选择满足设计需求的高效开关器件，以确保电源的稳定性和可靠性。
（2）设计变压器：变压器是反激式开关电源中非常重要的组成部分，其设计影响着整个电源的性能。
变压器的设计应根据输入电压、输出电压及负载电流等确定变比。
（3）设计输入滤波器：输入滤波器主要用于去除输入电源的高频噪声和电磁干扰。
应根据设计要求选择合适的滤波器元件。
（4）选择输出滤波器：输出滤波器用于去除输出电压中的高频噪声和波动。
应选择满足设计要求的输出滤波器元件。
（5）选择控制器和反馈电路：反激式开关电源需要一个控制器来控制开关器件的开关频率和占空比。
应根据具体设计需求选择合适的控制器和反馈电路。
（6）设计保护电路：反激式开关电源应设计有相应的保护电路，以防止过流、过压和过温等情况的发生，保证电源的安全可靠运行。
（7）进行电路仿真和调试：应使用电子设计自动化工具进行电路仿真和调试，以验证电源设计的正确性和稳定性。
3.注意事项和常见问题（1）电源设计应考虑效率和性能的平衡，既要保持高效率，又要满足设计要求。
（2）电源设计时要合理布局电路板，降低电磁干扰和噪声。
（3）电源设计应注意选择合适的元件，在成本和性能之间进行权衡。
（4）在进行电路仿真和调试时，应注意保护器件和测试仪器的安全，避免电源短路和电流过大导致元器件损坏。
（5）设计完成后，应进行严格的测试和质量控制，确保电源的稳定性和可靠性。
总结：反激式开关电源是一种常见的开关电源拓扑结构，在设计中需要考虑元件选择、变压器设计、滤波器设计、控制器和反馈电路选择等多个因素。
合理的设计和调试能够确保电源的稳定性和可靠性，满足设备的电源需求。
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基于TEA1532反激式开关电源的设计与调试
作者：朱汉峰
来源：《中国科技博览》2017年第01期
[摘要]许多家电产品都需要多路稳压电源来供电，在电子仪器、自控装置中也要给多种模拟及数字电路提供多路电源，如何实现低成本、高性能的设计是现代电力电子的研究方向，下面以TEA1532芯片为核心设计的一款单端反激式、宽电压输入范围、多路固定电压输出的开关电源为例，解析工程师在调试过程中如何解决遇到的问题。
[关键词]单芯片重启轻载
中图分类号：TM46 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）01-0030-01
一、IC芯片简介
1.1 芯片功能
TEA1532是一种变频开关电源控制器，用于直接由整流AC线供电的准谐振反激式转换器，内部结构如图1所示，除具备标准的GreenChipTMII功能外，它还有多功能保护引脚、欠压保护和用以防止连续模式中出现次谐波振荡的斜率补偿功能。
这些功能使设计更为简便，所需要的外部元器件数大大减少，保护功能也极大提高。
1.2 芯片特色
TEA1532通过SO8和DIP8封装将QR和CCM两种操作模式集成于同一芯片内，在QR 操作模式下，TEA1532能提供真正的谷底交换、从而改善EMI性能。
CCM模式则能将功率效率最大化并提供低待机功耗，在CCM模式下提供了通用保护引脚、欠压保护、斜率补偿和防止次谐波振荡，还具有高达63KHz的开关频率和降低待机功率的周期跳跃功能，待机状态在3W以下还可降低电源频率。
二、工作原理简介
交流电压经整流平滑后为电路提供直流工作电压，启动电路给电容C9充电，当C9电压达到15V时，TEA1532有输出，是MOS开关Q3（12A500V）导通，能量存储在变压器T1中，此时由于二次侧各路整流二极管反向偏置，故能量不能传到T1的二次侧，T1的一次侧电流通过R30检测并与TEA1532内部提供的基准电压进行比较，当达到这一电平时，Q3关断，所有变压器的绕组极性反向，输出整流二极管正向偏置，存储在T1中的能量传输到输出电容器。
启动结束后，反馈线圈的电压整流后经取样电阻分压送到控制端与IC内部的基准电压进行比较来调整驱动脉冲宽度，从而改变输出电压以实现对输出的控制。
这样，能量周而复始的储存释放，给各路输出端提供电压。
三、调试过程
在设计过程中工程师会遇到很多问题，现在例举常见的两个代表性案例进行阐述。
3.1 空载关机后，PG GO LOW约2.5S后重启
a）原因分析
如图3，当A点的电压经过二极管和电容的整流滤波，再经电阻分压后到达UX1 PIN2，当UX1 PIN2的电压高于1.25V的时候，UX1 PIN5输出高电压，PG出现。
从2A及以上的负载掉到完全空载或满载到空载的动态测试时，输出端的电容和变压器副边所储存的能量非常慢的泻放，机台变压器在负载跳变后的一段时间内没有能量传输，由于A点到UX1 PIN2这条线路上面电容非常小，无法维持UX1 PIN2的电压1.25V 20ms，所以PG电压会在跳载后跌落一段时间重新起来。
b）改善措施
为了改善此问题，在增加QX4 P-MOS，在A点电压掉到某个电压时，QX4的GATE电压经过DX3拉LOW，QX4导通，从UX1 Vcc补充电压至UX1 PIN2，保持PG不会跌落。
当空载关机时，大电容的放电速度大于输出端电容的放电速度，当大电容的电压低于某个电压时PWM停止工作，A点电压慢慢下降；当A点电压在24V以上时，QX4不会导通，PG 会在此之前GO LOW，而当A点电压降到24V以下时，QX4开始导通，UX1 PIN1的电压会补充到UX1 PIN2导致PG重新开启。
关机后，CH3慢慢下降，当低于1.24V时，PG GO LOW，此时CH2（QX4 GATE）为高，不会有能量补充到UX1 PIN2。
而当大电容的电压低于某个电压，PWM停止工作，CH2电压往下掉，掉到低于12V时，QX4导通，CH3（UX1 PIN2）得到高于1.24V的电压，导致PG重新启动。
c）方案验证
增加INPUT UVP线路，在AC INPUT关断时，INPUT UVP 动作，PWM关断，12V OUTPUT立即开始放电；当QX4 GATE变低，QX4导通时12V OUTPUT的电压已经降低至无法使UX1 PIN2达到1.24V；PG不会重起。
3.2 轻载（0A～1A）关机后，12V OUTPUT重新开启到3V左右
a）原因分析
如图5，当机台轻载关机时，AC INPUT关断，INPUT UVP立即动作。
动作过程：AC 关断，U4 Vref小于1.24V，U4截止，Q1 GATE为高电平，Q1导通，U3 PIN4电压被拉低，U3 PIN1输出低电位，Q7导通，VCC4经过R29，Q7，D8，R56，R81到达U2 PIN4；U2 PIN4电压大于2.5V时，U2停止工作。
轻载关机后，大电容的电压慢慢降低，VCC4也慢慢降低，当VCC4的电压经过分压到达U2 PIN4的电压不够2.5V而同时大电容的电压大于90V时，U2可以启动。
重载情况下，当U2 PIN4的电压低于2.5V时，大电容的电压已经泄放到低于90V，所以不会重新启动。
b）解决方案
将R56由原来的20K改为15K，使轻载关机时U2 PIN4电压维持2.5V以上。
四、小结
本文对反激式开关电源电路工作原理进行了简要分析，同时给出应用电路的主要设计调试过程，最后通过样机测试证明该电路改造具有一定的应用价值，达到预期效果，这种线路调试方法对后期工程师调试会有一定帮助和启发。
参考文献
[1] 《开关电源理论与设计实践》电子工业出版社梁适安
[2] 《开关电源中磁性元器件》南京航空航天大学赵修科。