准谐振Flyback开关电源的设计.Stamped
准谐振开关电源的设计
准谐振开关电源的设计1.引言准谐振开关电源是一种采用谐振电路来驱动开关管的电源设计。
通过控制开关管的导通时间和关断时间，实现谐振振荡，从而提供稳定的输出电压。
准谐振开关电源具有高效率、高稳定性、小体积等优点，在各种应用中得到广泛应用。
2.设计原理3.主要电路设计a.输入滤波电路输入滤波电路主要用于抑制电源噪声和滤波杂波，确保输入电源的稳定性。
一般采用电容器和电感器的组合来实现。
b.整流电路整流电路用于将交流电源转换为脉冲直流电压。
常用的整流电路包括单相全波整流电路和三相桥式整流电路。
c.谐振电路谐振电路是准谐振开关电源的核心部分，通过合理的选择谐振频率和谐振元件的参数来实现输出电压的稳定调节。
谐振电路常采用LC谐振电路，谐振元件主要由电感器和电容器组成。
d.输出滤波电路输出滤波电路主要用于去除输出电压中的纹波和杂波，确保输出电压的稳定性。
一般采用电容器和电感器的组合来实现。
4.设计要点a.合理选择谐振频率和谐振元件的参数，确保谐振电路的稳定性和输出电压的精度。
b.控制开关管的导通时间和关断时间，确保开关管工作在合适的状态，减小功耗和热损耗。
c.使用高效率的开关管和电源管理芯片，提高整体电源的转换效率。
d.使用合适的散热装置和温度感知器，确保电源的散热性能和稳定性。
e.遵循安全设计原则，采取必要的保护措施，确保电源的可靠性和使用者的安全。
5.结论准谐振开关电源是一种高效、稳定的电源设计，能够提供稳定的直流电压输出。
设计时需要合理选择谐振频率和谐振元件的参数，并控制开关管的导通时间和关断时间。
此外，合理选择开关管和电源管理芯片，使用合适的散热装置和温度感知器，严格遵循安全设计原则也是必要的。
准谐振开关电源的设计需要综合考虑电路原理、元器件选择、热设计和安全设计等因素，才能获得稳定、可靠的电源设计。
Flyback开关电源工作原理及测试要点解析
压敏电阻虽然能吸收很大的浪涌电能量，但不能承受毫安级以上的持续电流，在 用作过压保护时必须考虑到这一点。压敏电阻的选用，一般选择标称压敏电压 V1mA和通流容量两个参数。
Flyback电路设计
2. 压敏电阻MOV的选取
a 为电路电压波动系数，一般取值1.2. Vrms 为交流输入电压有效值。 b 为压敏电阻误差，一般取值0.85. C 为元件的老化系数，一般取值0.9. √2 为交流状态下要考虑峰峰值。 V1mA 为压敏电阻电压实际取值近似值
测试条件：开关机瞬态，AC打火，Surge测 试，输出OLP，输出短路，Dynamic Load。
Flyback电路分析和测试要点
4. 输出整流滤波电路 由输出整流肖特基二极管和滤波电容/电感组成。 R17/C14为RC滤波线路，用于在D7/D9截止工作时平滑尖峰信号，改善EMI和 D7/D9反向电压应力作用；R24为假负载，用于改善间歇振荡现象；LG2为共模 滤波电感。 关键测试点：D7/D9正向导通电流Ifav、反向电压应力Vr、结温Tj，C9/C10纹波 电流和Tc。 测试条件：开关机瞬态，AC打火，Surge测试，输出OLP，输出短路，Dynamic Load。
Flyback电路设计
3. NTC热敏电阻的选取 NTC是以氧化锰等为主要原料制造的精细半导体电子陶瓷元件。电阻值随温度的 变化呈现非线性变化，负温度系数NTC电阻值随温度升高而降低。 作用：抑制开机时产生的Inrush。
1 1 Rt Rn exp[B ( )] T 1 Tn 2Uin max 375 Iinrush A 75A Rt ESR( L C ) 5
什么是Flyback？
反激式开关电源：输出端在变压器原边绕组断开电源时获得能量，英文名称叫 Flyback Transformer
flyback变压器设计步骤
1
2
I P 2 I DC 2
L
f
P0
由：
1 2
I DC
IP
IP
I DC
L f P0
①
I P I DC I
I L VinMIN TON
D
TON T
,T
1 f
TON
TOFF
② IP IDC L f DMAX VinMIN
FLYBACK变压器 设计步骤
高斯贝尔数码科技 电源事业部
基本电路拓扑
工作模式
一、连续模式（CCM） 二、断续模式（DCM） 三、临界模式（TM)
一、CCM设计过程
1、CCM公式推导
原边电流波形如下：
Q12波形：
VOR
LEAKAGE SPIKE
Ic(Q12)波 形：
Ic(Q12)近 似波形：
辅助电源绕组匝数：辅助电源取14V，
N AUX
NP
(VAUX VD ) (1 Dmax) Vin(min) Dmax
40 (14 0.6) (1 0.45) 85 0.45
8.4
取8匝
开关管承受的最大电压
在最高输入电压、输出满载情况下，开关管承受的 电压最高：
DT
(1-D)T
图1 开关管VDS波形
△I
IDC 图2 原边开关管电流波形
A1 A2 图3 电流等效波形
VDC+
IPK IP
IP Iin
反激开关电源最大占空比出现在最低输入电 压，满载输出功率的条件下。设开关频率f，
反激式开关电源准谐振变换的实现
反激式开关电源准谐振变换的实现
准谐振变换的基本原理是通过控制开关管的导通和截止，使得电感和
电容在谐振频率上发生能量交换，从而实现对输入电源的变换。
其工作周
期分为两个状态，分别是开关导通状态和开关截止状态。
在开关导通状态下，开关管导通，输入电源的电流通过开关管和电感
流入负载。
此时，谐振电容的电压为零。
当电流达到峰值时，开关管截止。
在开关截止状态下，开关管截止，负载和电感之间形成了一条环路。
电感和谐振电容开始发生交换能量，将负载能量储存到电感中，谐振电容
的电压开始增加。
为了实现准谐振变换，需要考虑谐振频率的选择和谐振网络的设计。
谐振频率的选择取决于输入电压和输出电压的比例关系。
谐振网络的设计
主要包括谐振电感、谐振电容和开关管的选择。
在实际应用中，准谐振变换可以实现高效率、小体积的电源变换。
与
传统的开关电源相比，准谐振变换具有以下特点：
1.高效率：准谐振变换可以实现高达95%以上的转换效率，减少能量
损耗，提高能源利用率。
2.小体积：准谐振变换可以采用高频开关管，减小变压器和谐振元件
的尺寸，使整个电路体积更小。
3.稳定性好：准谐振变换通过控制开关管的导通和截止，使得能量交
换在谐振频率上发生，输出电压较为稳定。
4.输入电流波形好:准谐振变换在输入电流波形上具有较低的峰值和
谐振频率，减小了对输入电源的干扰。
总之，反激式开关电源准谐振变换通过谐振网络的设计和控制实现对输入电源的变换，具有高效率、小体积和稳定性好的特点。
它在电源变换领域有着广泛的应用前景。
FLYBACK 实验报告
课程名称：开关电源设指导老师：成绩：实验名称：反激电路设计实验类型：同组学生姓名：一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填）三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填）七、讨论、心得一、实验要求1.使用芯片：UC3844；2.输入要求：单相AC85V～230V；3.输出电压：两路输出，纹波峰峰值以及稳压精度小于额定电压的5％；4.工作模式：自选，如CCM或者DCM；5.控制模式：电流控制模式，DCM或CCM均可。
6.功率要求：小于20瓦二、实验仪器清单1.单相调压器2.电烙铁3.工具（套）4.双踪示波器5.万用表6.电感测量仪7.实验所需主要元器件8.通用印刷电路板9.EI28磁芯及配套骨架10.功率MOSFET11.PWM控制芯片UC3844三、反激电路的工作原理A.理想反激变换器工作原理反激电路在开关管导通时，变压器储存能量，负载电流由输出滤波电容提供；开关管关断时，变压器将储存的能量传送到负载和输出滤波电容，以补偿电容单独提供负载电流时消耗的能量。
图1 图2Q1导通时，所有绕组同名端的电压相对于异名端为负；输出整流管D1、D2反偏，C1、C0单独向负载供电。
C1、C0容量的选择应保证提供负载电流的同时能满足输出电压纹波和压降的要求。
Q1导通期间，Np的电压恒定，其电流线性上升，斜率为di/dt=(Vdc-1)/Lp其中，Lp是初级励磁电感。
在导通结束之前，初级电流上升达到Ip=(Vdc-1)Ton/Lp 变压器储能为E=L P×(I P)22Q1关断时，励磁电感的电流使各绕组反向，设此时次级只有一个主次级绕组Nm，无其他辅助绕组。
则由于电感电流不能突变，在Q1关断瞬间，变压器次级电流幅值为I g=I p×(N1 N2 )几个开关周期之后，次级直流电压上升到Vom。
Q1关断时，Nm同名端电压为正，电流从该端输出并线性下降，斜率为dIs dt=V om/L s⁄。
准谐振开关电源设计
控制IC的选择
准谐振控制IC可以选NCP1207 或者ICE1QS01/2 价格：NCP1207略贵于UC2842
2.1、DC/DC准谐振变换器
72V蓄电池电压等级 输出12V/12.5A
电路结构
准谐振反激式 控制芯片：NCP1207 输出整流采用智能同步整流器，用分立元件 控制
消除开通损耗的方法
除此以外，开关管的漏-源极之间的寄生电容器以及 线路中的寄生电容，在开关管开通时也会造成损 耗。 如何采用最简化的电路获得最好的效果？ 基本方法：在开关管漏-源极电压为零时开通—零电 压开通，这在反激式电路拓扑中比较难以实现。如 何采用最简单的电路实现？ 基本思路：在开关管漏-源极电压为极小值时开通开 关管，这时电容器上的电压最低、储能最低！
Ein 1 T 4 2 Q 1 3 C 2 3
开关管的开通损耗的减小或消除
开关管的漏-源极并接电容 器可以有效的减小开关管的 关断损耗，但是电容器上的 电压复位还像常规技术那样 用RCD方式，开关管的关断 损耗的减小就会被RCD电路 的复位损耗所抵消，甚至 RCD复位损耗明显大于开关 管的关断损耗。 因此要寻求一种电容器电压 的无损耗复位方式。
Ein 1 T 4
2 2 R D
3
Q 1 3 C
开关管的开通损耗的减小或消除2
要使得电容器电压复位并且 无损耗，需要采用LC复位 方式，如无源无损耗缓冲电 路可以消除电容器复位损 耗。 实际上，无源无损耗缓冲电 路也存在着一定的损耗，如 复位电感的损耗，二极管的 损耗，大概消耗掉整机效率 的2~3%甚至更高； 如果这些损耗“消除”，那么 反激式开关电源的效率会有 进一步的提高。
谷底开通的波形
重负载时开关管在第一个 漏-源电压的极小值处开通 负载减轻后开关管在第二个 漏-源电压极小值处开通
准谐振反激式电源设计之探讨
准谐振反激式电源设计之探讨
准谐振反激式电源基于开关电源的工作原理，通过变换器来将输入电
压转换为所需的输出电压。
与传统的开关电源相比，准谐振反激式电源采
用了谐振技术，能够使开关管的开关损耗降低并提高转换效率。
同时，准
谐振反激式电源在输出电压波形方面更接近理想正弦波，减小了输出电压
的谐波含量。
在准谐振反激式电源的设计中，选择关键元件是非常重要的。
首先是
选取合适的开关管，一般采用功率MOSFET管。
这些MOSFET管具有较低的
导通压降和开通失真，能够提高电源的效率和稳定性。
其次是选取合适的
谐振电感和谐振电容，这些元件的选取需要考虑到工作频率、输出功率和
电源的效率等因素。
除了关键元件的选择，准谐振反激式电源的设计流程也是十分重要的。
设计流程一般包括以下几个步骤：确定输出电压和输出功率的要求，计算
开关管和谐振元件的参数，进行电路拓扑结构的选择，进行电路仿真和优化，最后进行实际电路的搭建和测试。
在进行电路仿真和优化时，可以使用一些专业的电路仿真软件，如PSPICE或SIMPLIS等。
通过仿真可以得到电路的工作性能参数，对电路
进行优化和调整。
在电路搭建和测试时，可以使用示波器、电压表等仪器
来检测电路的工作情况和性能。
总之，准谐振反激式电源是一种非常重要的开关电源模式。
在设计准
谐振反激式电源时，需要选择合适的关键元件，并进行电路仿真和优化。
只有经过严谨的设计流程和实际验证，才能得到高效、稳定的电源系统。
Flyback开关电源变压器设计方法
在低压满载情况下，初级绕组线圈中电流包含直流分量和 交流分量，分别形成直流磁通密度 Bdc 和交流磁通 Bac， 如图 5。
Po *106 .......(11) 2* * K0 * KC * f S * Bm * j
若 APp Ae * Aw ，说明磁芯可以使用。 （11）式中， K0 为窗口铜填充系数，一般取 0.4； Kc 为磁芯填充系数，对铁氧体磁芯一般取 1； Bm 为变压器的工作磁芯密度，查找磁芯参数表，一般取 100℃下的 ( BS Br ) *0.6 ，Bs 为磁芯饱和磁通密度，Br 为磁芯剩余磁通密度。 J 为电流密度，自然散热下<5A/mm2（CLASSA 要求） ， <7A/mm2（CLASSB 要求） ，一般取 5A/mm2。 6) 计算初级、次级、辅助绕组匝数和气隙长度 其中， 图5
压降 Vf 的二极管。
低电压输入时，从轻载到重载，变压器经历 DCM—BCM —CCM 的模式切换； 高电压输入时，从轻载到重载，变压器一直工作在 DCM 模式。 输出功率较小时，系统始终工作在 DCM 模式。 通常， Po<10W，取 K=1； 10W<Po<20W，取 K=0.8~1； 20W<Po<30W，取 K=0.6~0.8； Po>30W，取 K=0.4~0.6 K 值的选取越大，电流上升的速率 Kimos 就越快，一般要 求该值不大于 MOS 管上升速率或下降速率的 1% （如 4N60，上升时间和下降时间最大为 100ns，则其最小速率 为 40A/us，Kimos 不应超过 0.4A/us） 。 选取 K 值后，低压满载时初级线圈中Δ Ip，Ipp 和平均电 流 Ipa 有如下关系，如图 4：
2 I 2 DMAX I a 12 I a DMAX ................................................(20)
准谐振反激式开关电源设计
准谐振反激式开关电源设计作者：李惺靳丽钱跃国李向锋来源：《现代电子技术》2013年第21期摘要：设计了一种基于UCC28600控制器的准谐振反激式开关电源电路，分析了准谐振反激式开关电源的工作原理及实现方式，给出了电路及参数设计和选择过程，以及实际工作开关波形。
实验证明，准谐振反激式开关电源具有输入电压范围宽、转换效率高、低EMI、工作稳定可靠的特点。
准谐振技术降低了MOSFET的开关损耗，提高产品可靠性。
此外，更软的开关改善了电源的EMI特性，允许设计人员减少滤波器的数目，降低了产品成本。
关键词：准谐振；反激； CRM； DCM； FFM； UCC28600中图分类号： TN710⁃34 文献标识码： A 文章编号： 1004⁃373X（2013）21⁃0148⁃04准谐振转换是十分成熟的技术，广泛用于消费产品的电源设计中。
新型的绿色电源系列控制器实现低至150 mW的典型超低待机功耗。
本文将阐述准谐振反激式转换器是如何提高电源效率以及如何用UCC28600设计准谐振电源。
1 常规的硬开关反激电路图1所示为常规的硬开关反激式转换器电路。
这种不连续模式反激式转换器（DCM）一个工作周期分为三个工作区间：（[t0～][t1]）为变压器向负载提供能量阶段，此时输出二极管导通，变压器初级的电流通过Np：Ns的耦合流向输出负载，逐渐减小；MOSFET电压由三部分叠加而成：输入直流电压[VDC、]输出反射电压[VFB、]漏感电压[VLK。
]到[t1]时刻，输出二极管电流减小到0，此时变压器的初级电感和和寄生电容构成一个弱阻尼的谐振电路，周期为2π[LC]。
在停滞区间（[t1～][t2]），寄生电容上的电压会随振荡而变化，但始终具有相当大的数值。
当下一个周期[t2]节点，MOSFET 导通时间开始时，寄生电容（[COSS]和[CW]）上电荷会通过MOSFET放电，产生很大的电流尖峰。
由于这个电流出现时MOSFET存在一个很大的电压，该电流尖峰因此会做成开关损耗。
准谐振开关电源的设计
摘要本文介绍了目前开关电源领域的发展概况，和典型开关电源主电路的拓扑结构。
分析了存在于开关电源中的影响电源效率的因素，提出了当今高效率功率变换要解决的问题，那就是开关管的开关损耗问题，分析了一种提高开关电源效率的实现方法----准谐振开关电源。
论文针对主电路中各主要元件参数进行了具体计算。
确定各分电路和所选元器件。
在控制电路设计中，经过综合比对选用开关电源专用芯片UC3867作为主要控制芯片，结合信号检测技术，设计具有完善控制和保护功能的电源系统，开关电源的效率达到85%以上。
关键词变换器软开关效率AbstractThe current development of switching power supply field is introduced. And various topology structures of main circuits of Switch power supply(SPS). Ingredients that affect the efficiency of SMPS are analized. Major problems that need to be solved in high efficiency power convert are put forward, include loss of switch, loss while switching on and etc. High efficiency power convert idea is put forward: quasi- resonant switching power supply.the parameters of main components of main circuit are computed. Determine the sub-circuit and the selected components. At the same time, it points out the key factors. After comprehensive comparison,UC3867 chip is selected as the main control chip in designing of control circuit. The technology of detection is combined to compose the power supply system, which designs the perfect control and protection function.The efficiency of switching power supply is more than 85%.Keywords:converter soft switching technology efficiency目录1 绪论 (1)1.1引言 (1)1.2选题的目的和意义 (2)1.3课题可行性分析 (3)2 开关电源 (4)2.1开关电源的种类及特点 (4)2.2开关电源的效率分析 (14)3 电路设计 (16)3.1软开关电路的种类、特点 (16)3.2软开关电路的选用原则 (19)4 准谐振开关电源的设计 (22)4.1主电路的设计 (22)4.2软开关的设计 (24)4.3控制电路的设计 (27)4.4交流滤波整流输入的设计 (34)5 结论 (37)参考文献 (38)致谢 (39)附录一控制电路图 (40)附录二原理图总图 (41)1 绪论1.1引言随着电力电子技术的告诉发展，电力电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切，而电子设备都离不开可靠的电源，进入80年代计算机电源全面实现了开关电源化，率先完成计算机的电源换代，进入90年代开关电源相继进入各种电子、电器设备领域，程控交换机、通讯、电子检测设备控制设备等都已广泛地使用了开关电源，正是由于开关电源的广泛应用和普及，使开关电源技术得到迅速发展。