反激开关电源设计实例[1]
反激开关电源环路设计实例
反激开关电源环路设计实例
反激开关电源环路设计实例指的是在实际的电路设计过程中，使用反激开关电源技术的具体设计和实现过程。
具体来说，反激开关电源环路设计实例包括以下几个方面：
1.反激变压器设计：例如，需要考虑输入输出电压、功率容量、磁芯材料和
尺寸等因素，以及变压器的匝数比、绕组结构、漏感和分布电容等参数。
2.开关管和整流管的选择：需要根据电路的功率容量和电压等级，选择合适
的开关管和整流管，考虑其耐压、电流容量、开关速度等参数。
3.控制环路设计：例如，可以选择合适的控制芯片和控制算法，同时考虑控
制环路的稳定性、抗干扰能力和动态响应速度等。
4.滤波电路设计：根据实际情况选择合适的滤波元件和滤波电路结构，以满
足电源性能要求。
5.保护电路设计：例如，可以选择合适的保护元件和保护电路结构，以实现
过流、过压、欠压等保护功能。
在实际应用中，需要根据实际情况选择合适的电路结构和参数，以满足电源的性能和可靠性要求。
总结：反激开关电源环路设计实例指的是在实际的电路设计过程中，使用反激开关电源技术的具体设计和实现过程。
这包括反激变压器设计、开关管和整流管的选择、控制环路设计、滤波电路设计和保护电路设计等方面。
这些实例可以帮助工程师更好地理解和应用反激开关电源技术，提高电源的性能和可靠性。
芯片公司反激开关电源设计案例
芯片公司反激开关电源设计案例反激开关电源是一种常用的电源设计方案，它采用了开关元件的控制来实现高效率的能量转换。
对于芯片公司来说，设计一个稳定可靠的反激开关电源是至关重要的。
下面以一个具体案例来介绍芯片公司如何设计反激开关电源。
案例背景：芯片公司计划设计一款用于智能手表的反激开关电源。
该电源需要满足以下要求：输出电压为3.3V，最大输出电流为200mA，输入电压范围为3V到5V。
同时，该电源需要具备稳定可靠、高效率等特点。
设计步骤：1.电源需求分析：首先，需要对电源的工作条件进行分析。
智能手表作为一种可佩戴设备，体积小巧、功耗低是重要的特点。
因此，反激开关电源是一种理想的选择。
在电源需求分析中，需要确定输出电压和电流的要求，并考虑输入电压的范围。
2.开关电源拓扑选择：根据电源需求分析，可以选择反激开关电源作为设计方案。
反激开关电源可以提供相对较高的转换效率，并且适用于较宽的输入电压范围。
3.电源拓扑设计：在选择了反激开关电源后，需要设计电源的拓扑结构。
该案例中可以选择基于反激变换器的设计方案，使用变压器实现能量的传输。
通过选择合适的变压器匹配，可以实现输入电压到输出电压的转换。
4.元件选择：根据设计要求，选择合适的元件来搭建反激开关电源。
包括开关管、二极管、电感、电容等。
在选择元件时，需要考虑其参数和性能，并保证其可靠性和稳定性。
5.控制电路设计：反激开关电源需要一个控制电路来实现对开关管的控制。
控制电路可以采用传统的PWM或者脉冲频率调制（PFM）的控制方法。
通过控制开关管的导通与断开，实现对输出电压和电流的调节。
6.稳压电路设计：为了保证输出电压的稳定性，需要设计稳压电路。
可以采用负反馈稳压电路，通过对输出电压进行采样和比较，控制开关管的工作状态，使得输出电压能够稳定在设定值。
7.效率优化：为了提高转换效率，需要优化设计。
可以采用切换频率较高的开关管、合理选择电感和电容等方法。
通过优化设计，使能量转换更为高效。
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~63HzV out=5V Io=3APo=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 TonAe 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： NsToff Vf Vo Np Ton V ∙+=∙)(minTS 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 VW V Po V Pin avg 165.012672.015min /min I =÷===η４、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 `===５、原边峰值电流Ip ：如下图：依上图有关系式：Ip k I IpI Ip k ∙-=⇒-=)1( ⇒Ip k Ip k Ip Ip k I Ip I Iavg ∙-=∙--+∙-=-+=2)2(2)1()1(2` A A k Iavg Ip 0.698.02413.022`2=-⨯=-=⇒６、原边有效值Irms ：依上图有i~t 的关系式Ip k t tonIp k i ∙-+∙∙=)1( dt Ip k t ton Ip k dt i T ton t ton ∙⎥⎦⎤⎢⎣⎡∙-+∙∙==∙⇒⎰⎰202rms 2)1(I 28A .018.038.04.00.69A 1k 3k D Ip I 22rms =⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-⨯⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-∙∙=⇒7、副边的峰值电流Ip`：A Ip NS NP p 35.010.69460`I =⨯=∙=8、副边的有效电流Irms`： ()()A k k D Ip I rms 5.1518.038.04.0110.35131``22=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-⨯-⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-∙-∙= 9、根据计算得到的原、副边有效电流，来选择合适的线径：依公式：电流密度N R ∙∙Φ=2)2(I IJ π＝JN ∙∙=⇒πI 2R (I ：线内流过的有效电流。
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：。
反激式开关电源变压器的设计案例
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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)■步骤33 –后级滤波器电感L和电容C的选择 (29)■步骤34 –从表10选择偏置绕组的整流管 (29)■步骤35 –偏置绕组电容的选择 (29)■步骤36 –控制极引脚电容及串联电阻的选择 (29)■步骤37 –根据图3、4、5及6中所示的参考反馈电路的类型，选用相应的反馈电路元件 (29)■步骤38 –环路动态补偿设计 (30)■系统应用需求交流输入最小电压：VACMIN，单位V交流输入最大电压：VACMAX，单位V交流输入电压频率：FL，单位HZ开关频率：FS，单位KHZ输出电压：Vo，单位V输出电流：IO，单位A电源效率：η负载调整率：SI损耗分配因子：Z空载功率损耗：P_NO_LOAD，单位MW输出纹波电压：VRIPPLE，单位MV■步骤1_确定应用需求●交流输入最小电压：VACMIN●●交流输入电压频率：FL50HZ或者60HZ，详见世界电网频率表。
基于UCC28610的QR反激准谐振开关电源设计1
图二 DCM模式VDS电压波形
图三 DCM模式电流波形
反激式开关电源的CCM工作模式
CCM模式也叫不完全能量转换模式，也就是常说的连 续模式，就是指磁芯中的能量没有完全释放（图五中 Ip波形），次级整流二极管没有完全过零的时候（图 五中Is波形），初级的开关管导通。 此模式优点是磁芯能量没有完全释放，所以初级电感 电流没有降为零，同等功率下此时的峰值电流有效值 要比DCM小，所以铜损和MOS的导通损耗要比DCM小； 但由于其次级整流管电流没有降到零，所以会有一个 整流管反向回复时间带来的损耗。另外CCM的负载在 → CRM → 空载到满载变化时，会经历DCM CCM三个阶段，当从DCM到CCM过渡时，传递函数会发 生变化，容易震荡；当占空比比较大时容易产生次谐 波震荡，往往需要加斜率补偿。所以CCM的反馈设计 要显得复杂点。 此模式的开通损耗更为严重，由图四可知MOS管都是 在最高电压时开通。
确定合适的变压器
� 我们用AP法来确定变合适压器的变压器
AP=Ae ×⎛ LP Aw= × Ippk 2 × 10 4 ⎞
1.143
⎜ ⎜ ∆B × 450 × KO ⎟ ⎟ ⎝ ⎠ H 式中LP为初级的电感量 单位为
于0.3 结构。 AP 的单位是平方厘米 计算出来AP我们可以找到合适的磁芯，然后可以找到磁芯的 横截面积Ae Ippk 为初级峰值电流 单位A △ B为磁感应强度变化量 一般情况下△ B取值小 450 为电流密度 单位A/平方厘米 Ko 窗口利用率一般取 0.2-0.4，具体要看绕线的
确定QR的主要参数
� 输入电压范围：最低输入电压Vacmin，最高输入电压Vacmax； � � � � �
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一般为低输入85～135VAC，高输入176 ～265VAC，全电压输入85 ～ 265VAC ； 输入频率：fac 输入交流频率，50Hz或60Hz； 输出电压：Vout； 输出电流：Iout； 整机效率： η 一般取80%； 最低开关频率：fsw 对于反激准谐振这个频率是变化，在设计时应该以最低输入电压， 最大输入功率时的最小频率来确定其它参数。一般从两个方面来考虑，一方面 为了减小变压器体积，得适当加大频率；另一方面为了降低开关损耗和 EMI， 还得适当减小频率；一般折中考虑后通常会取25KHz～100KHz； 最大输入功率：Pin Pin =（Vout × Iout） ÷ η
负电压反激开关电源设计
负电压反激开关电源设计全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：负电压反激开关电源设计是一种常用的电源设计方案，适用于需要负电压输出的电子设备，比如一些特定的传感器、仪器仪表、通信设备等。
本文将介绍负电压反激开关电源设计的基本原理、设计步骤和注意事项，希望可以帮助读者更好地理解和应用这种电源设计方案。
一、基本原理负电压反激开关电源设计的基本原理是通过控制开关管的导通和截止，实现输入电压到输出电压的变换。
其基本结构如下图所示：在这个结构中，输入电压经过整流滤波得到直流电压Vin，接着经过MOSFET和变压器T的控制，变换成高频交流电压，再通过二次整流滤波得到输出电压Vout。
由于变压器的极性反转，所以输出电压是负的。
二、设计步骤1. 确定输出电压和输出电流要求：首先需要确定设备所需的输出电压和输出电流，这将决定整个电源设计的参数。
2. 选择开关管和变压器：根据输出电压和输出电流的要求，选择合适的开关管和变压器，确保其工作在正常范围内。
3. 设计控制电路：设计开关管的驱动电路和控制电路，保证其能够正常地进行导通和截止，实现电压变换。
4. 设计反馈电路：设计反馈电路控制输出电压稳定在设定值，主要包括误差放大器和脉宽调制器。
5. 进行仿真和调试：利用仿真软件对整个电路进行仿真验证，确保电路的性能符合要求。
然后进行实际调试，逐步优化电路性能。
6. 进行稳定性测试：完成电路设计后，需要进行稳定性测试，确保电路在各种工况下能够稳定输出负电压。
三、注意事项1. 电路的布局应合理：开关电源中存在较大的高频噪声，需要注意电路的布局，尽量减少信号线的长度，降低电磁干扰。
2. 开关管的选择要注意：选择合适的开关管，能够承受电压和电流的要求，并且具有低导通电阻和快速开关速度。
3. 变压器的设计要合理：变压器是整个反激电源的重要部分，需要考虑到绕组的匝数、线径等参数，确保在工作频率下具有合适的电感和耦合度。
4. 输出滤波电路的设计要充分考虑：对于负电压输出，需要特别注意输出滤波电路的设计，保证输出电压的纹波和噪声较小。
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2. 计算各绕组铜耗（略）
3. -------
4. 核算变压器温升（略）
Dmax
=
Vf Vin min + V f
= 106 = 0.514 100 + 106
以此类推 对于 MOS 耐压比较低的情况，比如用 600V 的 MOS 的时候，占空比适当再取小一 点，可以减轻 MOS 的耐压的压力 选择计算最大占空比 0.45 但是，不管是哪个计算出来的结果，变压器的气隙都是要加的！
= 100 × 0.45 64 0.76 − I p1
= 0.925 mH
式中：
LP − − 初级电感量（ mH ) f s − −开关频率 ( KHz )
I p1
+ I p2
=
2 × Pout
Vin min ×η × Dmax
= 2 ×14 100 × 0.8 × 0.45
= 0.78 (A)
计算初级匝数 N p
实例： 试设计一变压器参数如下：
输出电压Vout = 43V ,输出电流320mA,频率64KHz，MOS管耐压600V 输入交流85V ~ 265V
效率就 80%吧
而对于全电压输入的 85V ~ 265V (AC)交流输入电源，整流后的直流电压约为 100V ~ 374V（DC) 。
那么对于 600V 的 MOS 而言，保留 20%电压裕量，耐压可以用到 480V。最大电压 应力出现在最大输入电压处，所以当最大输入直流电压为 374V 时， Vf的取值为480 - 374 = 106V 。最大工作占空比出现在最低输入电压处为：
有效参数 Effective Parameters
Ae
Le
Ve
(mm2)
(mm)
(mm3)
40.32
49.4
2025
重量 (g) 11
对于 DCM 模式而言， I p1 = 0 ，对于 CCM 模式而言，有两个未知数， I p1、I p2 。那
么该怎么办呢？这里有个经验性的选择了。一般选择
I
p2
=
2
选 0.53mm 线径，带绝缘线径 0.58mm
可以选比计算出来的线径小，不可选比计算出来的线径大，否则肯定绕不下。
要注意高频下的趋肤效应，趋肤深度 Δ 可以按照
Δ = 75 = 75 = 0.3(mm) fs 64000
f s− − 开关频率（Hz)
也就是说，单根导线的直径不要大于两倍趋肤深度。如果单根导线不够满足电流 密度的要求。那么就用多线并绕或采用丝包束线或 litz 线。
1. 初级允许最大带绝缘线径 d j1
王字形骨架
d j1 =
0.9 ×Acu1 = Np
0.9 × 23.75 = 0.49mm 89
选裸线 0.45mm,带绝缘直径 0.49mm
次级允许最大带绝缘线径 d j2
王字形骨架
d j2 =
0.9 ×Acu2 = Ns
0.9 × 23.75 = 0.577mm 37
上图为骨架尺寸
C1
=
C2
=
5mm8.9
=
4.75mm
绕组线径的选取，
知道了圈数和骨架尺寸，可算出在骨架绕线空间一定的圈数能绕下的最大带绝缘 的线径，要查表算出裸线直径。
先计算网子形骨架容纳导线面积 Acu
王字形骨架 Acu1 = C1 × D = 5 × 4.75 = 23.75 Acu2 = C2 × D = 5 × 4.75 = 23.75
本例单根导线的直径不大于两倍趋肤深度不需用利兹线。
计算绕组平均匝长
l
cu1=l
cu 2=
0.1⎢⎣⎡(4
×
8.9)
+
2π
×
⎜⎛ ⎝
18.4 − 4
8.9
⎟⎠⎞⎥⎦⎤
= 5.05 − −cm
计算各绕组阻值
R1= 0.01(N P×l cu1×r1 ) = 0.01(89 × 5.05 × 0.123) = 0.55 − (Ω) R 2 = 0.01(N s×l cu2 ×r2 ) = 0.01(37 × 5.05 × 0.089) = 0.166 − (Ω)
磁芯型号 TYP A
Emin
Dimensions(mm)尺寸
D
C
B
F
EE25/20 25.05±0.75 18.5 6.35±0.25 6.35±0.25 9.66±0.15 6.48
磁芯型号 材质 AW
TYP Material EE25/20 PC40 78.73
∑L/A (mm-1) 1.20
~
3×
I
，不要让
p1
I
p2
与 I p1过于接近。那样电流的斜率不够，容易产生振荡。
计算出 I p2 与 I p1后，我们就可以算出变压器初级电感量的值了。
根据：
V in min LP
T
= on max
I p2
−
I p1 , 可以得到
( ) ( ) L P =
V in min × D max fs I p 2 − I p1
r1 − − − 初级绕组导线每米重量Ω / m r2 − − − 次级绕组导线每米重量Ω / m 0.45mm导线r = 0.123Ω / m 0.53mm导线r = 0.089Ω / m
计算各绕组导线重量
G1= 0.01(N P×lcu1×g1) = 0.01(89 × 5.05 ×1.44) = 6.47 − (g) G2= 0.01(N S×lcu2×g2 ) = 0.01(37 × 5.05 × 2) = 3.73 − (g)
Np
=
Lp × I p ×104 ΔB × Ae
=
925 × 0.78 0.2 × 40.32
= 89
计算次级匝数 NS
NS
=
(Vout
+ VD )×N
Vf
p
=
(43 +1)× 89
106
= 37
Ns − −次级匝数
V out− − 次级某绕组输出电压（V）
VD − − − 输出整流二极管压降（V）