基于正激式24V5A开关电源设计

题目基于正激式24V/5A开关电源设计学院名称

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年月日

毕业设计（论文）任务书学院：

题目：基于正激式24V/5A开关电源设计

起止时间：年月日至年月日

学生姓名：

专业班级：

指导教师：

教研室主任：

院长：

年月日

论文(设计) 内容及要求：

一、毕业设计（论文）原始依据

（1）效率高；

（2）带负载能力强，满足常见电子设备负载的要求；

(3)体积小，噪音低（4）工作安全可靠，体积轻巧

（5）具有过载、过热、短路等自动保护功能；

（6）开关器件工作在高频状态。

(7)设计主要指标：

输入电源：AC 220V±10%、50Hz±5%；

输出电压：DC 24V ；

输出电流：5A;

转换效率 87%以上;

工作频率：70KHz～100KHz。

最大输出纹波电压：150mV.

二、毕业设计（论文）主要内容

1、系统功能分析与设计

（1）系统整体方案设计；

2、主电路分析与设计

（1）主电路方案确定（2）主电路设计（包括AC-DC与DC-DC）（3）器件参数的计算与选型（4）高频变压器设计；

3、控制电路分析与设计

（1）控制方案的确定（2）控制电路设计（3）主要器件的参数计算与选型

4、驱动电路设计

5、保护电路设计

6、系统的电路仿真与分析

7、硬件电路制作与调试（拓展）

三、毕业设计（论文）基本要求

1、翻译与该课题相关的英文论文一篇；

2、设计说明书一份（一万五千字以上，含中英文摘要、正文、程序清单）；

3、设计图纸（系统完整电路原理图（protel\altium作图）、电路仿真图、相

关元器件清单图表等。）；

4、按照学校论文标准格式装订打印。

四、毕业设计（论文）进度安排

设计任务分析，相关资料检索，进行外文资料翻译;

查找资料，确定设计框架图，撰写开题报告；

高频开关电源的结构选择及方案设计；

主电路的设计（包括相关参数计算与器件选择、高频变压器设计）；

控制方案与电路设计（包括相关参数计算与芯片选择）;

保护电路与相关外围电路设计;

系统仿真调试并交初稿；

整理稿件并定稿，准备答辩工作；

备注：每周向指导教师汇报1-2次设计进展情况

五、主要参考文献

[1]王兆安.电力电子技术（第5版）：机械工业出版社

[2] 张占松.开关电源手册（第３版）：人民邮电出版社

[3] 李序葆.电力电子器件及其应用：机械工业出版社

[4] 张明勋.电力电子设备设计和应用手册：机械工业出版社

注：其他相关资料自行查阅。

指导老师：（签名）

年月日

毕业设计（论文）开题报告

设计（论文）题目基于正激式24V/5A开关电源设计

设计（论文）题目来源自选

设计（论文）题目类型工程设计类起止时间

一、设计（论文）依据及研究意义：

1.研究依据：

（1）设计依据：

①电源设计手册

②实用电源技术手册

（2）设计规范：

①GB/T 14860.4-2012 电子和通信设备用变压器和电感器

②GB2423.2 电工电子产品基本环境测试规程

③GB6833.4 电子测量仪器电磁兼容性试验规范

（3）任务书

2．研究意义：

开关电源高频化是其发展的方向，高频化使开关电源小型化，并使开关电源进入更广泛的应用领域，特别是在高新技术领域的应用，推动了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安防监控，节约能源、节约资源及保护环境方面都具有重要的意义。

二、设计（论文）主要研究的内容、预期目标：（技术方案、路线）

1.研究内容：

（1）系统功能分析与设计

（2）主电路的分析与设计

（3）控制电路分析与设计

（4）驱动电路设计

（5）保护电路设计

（6）系统的电路仿真与分析

（7）硬件电路制作与调试

2.预期目标：

设计的开关电源要能达到这几个功能，效率高，带负载能力强，满足常见电子设备负载的要求，体积小，噪音低，工作安全可靠，体积轻巧，具有过载，过热，短路等自动保护功能，开关器件工作在高频状态。

三、设计（论文）的研究重点及难点：

1.重点：主电路的设计

驱动电路的设计

2.难点：控制电路的设计

仿真分析

四、设计（论文）研究方法及步骤（进度安排）：

1.研究方法：

先整流滤波、后经过高频逆变得到高频交流电压，然后由高频变压降压器降压、再整流滤波,这种采用高频开关方式进行电能变换的电源称为开关电源。交流输入、直流输出的开关电源将交流转换为直流，整流电路普遍采用二极管构成的桥式电路，直流采用大电容滤波，该电路结构简单、工作可靠、成本低，效率也比较高，开关电源的主电路采取了正激式的方法，控制电路采取了控制芯片进行控制驱动，外设一些保护措施。开关电源的核心部分是高频逆变-变压器-高频整流电路，采用具体的电路是隔离型直流-直流变流电路。开关电源的控制方式是采取电压模式控制，在反馈控制系统中仅有一个输出电压反馈控制环。

2.研究步骤：

1 设计任务分析，相关资料检索，进行外文资料翻译,。

2 查找资料，确定设计框架图，撰写开题报告；

3 高频开关电源的结构选择及方案设计；

4 主电路的设计（包括相关参数计算与器件选择、高频变压器设计）；

5 控制方案与电路设计（包括相关参数计算与芯片选择）；

6 保护电路与相关外围电路设计

7 系统仿真调试并交初稿；

8 整理稿件并定稿，准备答辩工作；

五、进行设计（论文）所需条件：

1.计算机

2.参考文献

3.老师指导

4.同学帮助

5.网络信息

六、指导教师意见：

签名：年月日

摘要:正激式开关电源因其结构和成本方面的优势在小功率电源领域有着不可替代的作用，是小功率供电电源的首选。本论文从正激式开关电源的原理、整体结构设计、关键电路设计等方面进行了介绍。在正激式开关电源的原理方面，介绍了几种基本电路和拓扑结构的选择；在整体结构设计方面，主要分析了开关电源的组成电路；在关键电路设计方面，进行了输入电路、变压器、控制电路和RCD吸收回路的设计；通过具体设计及仿真软件的验证，证明了设计的正确性，为后期的实际工程设计提供的指导意义。

关键词：正激式；开关电源；PWM；

ABSTRACT : Widely used in the development of power electronic technology and smallelectronic devices, the low power demand increases gradually, forward switching power supply because of its structure and cost advantages in small power fieldplays an irreplaceable role, is a small power supply of choice. This design is asmall part of the energy storage inverter project, the purpose is to design aflyback switching power supply. This paper the principle, forwardswitching power supply circuit structure design, key design etc.. In the principle offlyback switching power supply, introduces several basic circuit and the selection of topology structure; in terms of overall structure design, mainly analyses thecircuit switching power supply; in the aspect of key circuit design, the design ofinput circuit, transformer, the control circuit and the RCD snubber circuit throughspecific design and simulation verification; the software, proved the correctness of the design, to provide for the practical engineering the design guide.

Keywords: forward switching ;power supply; PWM;

目录

引言 (1)

１设计概述 (2)

1.1 基本概念 (2)

1.1.1 开关电源 (2)

1.1.2 正激式开关电源 (2)

1.2 技术指标 (3)

1.2.1 机械指标 (3)

1.2.2 环境标准 (3)

1.2.3 电气标准 (3)

1.3 目前的研究现状 (4)

1.3.1 目前存在的问题 (4)

1.3.2 主要开关电源技术 (5)

1.3.3 开关电源的技术发展 (5)

2开关电源主要电路的设计 (7)

2.1 主电路的组成 (7)

2.2主电路 (8)

2.2.1非隔离式 (8)

2.2.2隔离式 (15)

2.3主电路的设计 (22)

2.3.1 桥式整流电路 (22)

2.3.2正激电路 (25)

2.3.3高频变压器的选取和计算 (26)

2.3.4 MOSFET管的选取 (28)

2.4 滤波电路 (30)

2.5主电路原理图 (32)

3 控制和反馈电路的设计 (34)

3.3.1控制电路芯片 (34)

3.2控制电路 (36)

3.3反馈电路的设计 (36)

3.3.1反馈器件的选取 (36)

3.3.2反馈电路原理图 (38)

3.4保护电路 (39)

4部分电路仿真分析 (42)

4.1 MATLAB简介 (42)

4.2系统的仿真及结果分析 (42)

4.2.1 整流电路仿真 (43)

参考文献 (47)

附录Ⅰ元器件清单 (49)

附录Ⅱ电路原理总图 (50)

引言

电源向电子设备提供功率的装置。把其他形式的能转换成电能的装置叫做电源。通过变压器和整流器，把交流电变成直流电的装置叫做整流电源。能提供信号的电子设备叫做信号源。信号源有时也叫做电源。

开关电源技术是一门运用半导体功率器件实现电能的高频率变换，将粗电变换成精电，以满足供电质量要求的技术。由于在开关电源中半导体功率器件工作在高频开关方式，因此它具有高效率，高功率密度，高可靠性。由于开关电源的突出优点，开关电源更替线性电源是发展的必然趋势。近年来，由于微型计算机的普及，通信行业的迅猛发展，推动了开关电源技术的进步和产业的迅速发展。开关电源具有功耗小、功率高、稳压范围宽、体积小(重量轻)等突出优点。

本文主要设计了正激式开关电源，正激式开关电源具备了上述的所有优点，另外还具有，输出电压的瞬态控制特性相对来说比较好；正激式变压器开关电源负载能力相对来说比较强；正激式变压器开关电源的电压和电流输出特性要比其它开关电源好很多。这些优点都是正激式开关电源所具备的的其它电源不具备的优点。

本文设计了正激式开关电源，主要从主电路，控制电路和反馈电路这几个部分出发，条理清楚，思路明确，环环紧扣，最后设计出了一个简单的正激式开关电源。

１设计概述

1.1 基本概念

1.1.1 开关电源

用某些半导体器件为开关（通常是晶体管或MOSFET），把一种电源形态变换成另一种电源形态，并在变换时使用自动控制稳定输出并且还具有保护环节的电源称为开关电源。

与其它的电源形式作比较，开关电源体积小、效率高、重量轻、耗能低。而且还具有很多保护功能，目前在邮政通讯、精密电子器件、大型设备、医疗仪器、家电数码等领域应用相当广泛。

1.1.2 正激式开关电源

正激式开关电源（后文都简称为正激式）只是开关电源的一种，可以用开关电源的标准来进行划分:

从工作性质上分，大致可分“硬开关”和“软开关”两种，硬开关就是指电子脉冲、外加控制信号强制对电子开关来进行“开”和“关”的控制，那么在开关导通和关闭这段时间的电流和电压的同时存在，就会造成损失，这种损耗和开关的频率成正比，可是，因为比其它变换方式简便，因此，很多电机上现在还是继续使用这种方式。软开关就是电子开关在还没加上电压的时候导通，在还没具备电流的时候关断。如果是理想条件，开关的损耗就是为零，对浪涌电压、脉冲尖峰电压的抑制能力比较明显，而且工作频率可以提升到一定的地步，实现了软开关，还可以让电源的质量和大小有很显著的改变。

以工作方式上分，又可以分为三种，这三种就是正激式、反激式、推挽式，半桥式和全桥式是把推挽式加以改进的，把它们进行辨别的地方有很多，最大不同就是变换器，变压器一次侧与二次侧同名端是在一侧的方法就是正激式，可是反激式的则与正激式的恰恰不一样，在功能上两个也有不同，正激式变压器只是起到一个能量的平行交接，反激式变压器就还要来进行暂时的保存在某时间刻的电能即可作为一个电感，由于变压器电感的极性的不同，反激式变压

器一次侧与二次侧是不能在同一时刻导通的，但正激式和反激式变压器大部分都是一个输入端与反馈绕组一起构成一次侧，而输出端就只有一组，推挽式的变压器大体上就是两个反相位工作的正激式变压器的一起共存，其有两个输入端两个输出端。对于大部分正激式开关电源，它的输出功率要大一些，，成本也其它的电源多，而反激式比较简便，可是功率也要低一点，所以成本会少一点，推挽式的电路对比其它的电源要复杂，可是输出功率范围比较广。

1.2 技术指标

1.2.1 机械指标

在我们国家对开关电源的机械指标没有太多的要求，但在国外都有一定的要求。对于外貌，大体上要求是美观、没有油渍、不能过大、简便轻质、没有松散。另外要求具有一定的抗震和抵抗冲击的能力，即要求成品在要求的机械打击试验甚至是大规模的损坏的试验能满足一定的指标，不单单是电源的外体没有裂痕损伤，而且电源在满负荷通电下还能往常一样的运行。

1.2.2 环境标准

最大的要求是电源在恶劣的环境下还能正常工作，基本上的规范为：在室内，室温增加至45℃时输出电压漂移小于3%，室外小于5%；在湿度为92%、温度为28℃的环境下保存48小时，绝缘强度不变，以上都只是个比较常见的规定，具体的指标要根据实际要求来定。

1.2.3 电气标准

电气指标的内容有很多，基本几个指标如下：

①输入指标：包括输入电压的相数、最大的电压、电压的工作范围、电压频率及输入电流。每个国家有不一样的交流电压及频率，日本100V/60HZ、韩国220V/60HZ、美国120V/60HZ、澳大利亚240V/50HZ。

②输出指标：包括产品可以承受的输入电压的范围，在多大的输入电压范围内还能让输出的稳定性能没有太大的波动，还有就是在负载不一样的时候输出的稳定程度、环境变化不一样的影响下输出的保持程度、在开机一段时间之

后保持输出的稳定、空载损耗、输出的纹波（一般而言这个交流纹波都要求mv 数量级，其标准一般都是要求输出纹波是输出值的1%-5%）。

③耐压指标：这个指标是安规的内容，其要求产品有一定的耐压程度。

④绝缘要求：要求输入交流线与输出线，输出线、输入线与机壳之间的绝缘电阻要达到几MΩ（如10MΩ等等）。

⑤效率：不同的电机需要不一样的效率，大体来说开关电源的效率都要求满足80%以上。

⑥功率因数：日本60W以上输出功率，其它国家75W以上输出功率要求做功率因数校正，功率因数要达到0.95以上。

⑦漏电流：平常装载在可移动设备上的交流漏电流应小于1mA;装设在特定位置且接地的设备上的要求交流漏电流应小于3.5mA,在医疗类产机种要求非常的严厉。

⑧EMI/RFI：电磁射频指标，要求其不能够干扰到别的电子设备的正常工作也要具备一定的抗干扰能力。

⑨平均故障时间：平均无故障使用时间，其大小基本上都是要能达到万小时数量级。

⑩保护：一般的内容式过流保护、超载保护、短路保护、高压保护、过温保护。

1.3 目前的研究现状

1.3.1 目前存在的问题

开关电源技术开始研究晚可是发展速度很快,材料的不间断的更新、用途的不断开拓,是它快速发展的最主要原因,但是在体积、重量、效率、电磁兼容性以及安全性能都不能说是没有缺点,至今为止,存在的主要问题有:

①器件问题.电源的集成度不大,一定程度影响到稳定性和可靠性,同时对于电源体积和效率来说也是困扰。

②材料问题.开关电源使用的磁心和电解电容及整流管这些体积都大,比较沉重,在电路中不单耗能,降低了开关电源的工作效率,而且会直接致使电源的体积笨重庞大。

③能源变换问题.目前的转变基本上以频率为奠基,改变电压是目标,其结果就是生产复杂,很难控制，未来期待更好的能源转变方法的出现。

④软件问题.目前,开关电源的软件开发还处于刚刚开始的地步,要能做到功率转换、功率因子提高、全程自动检测实现软件操作,目前还有一定的差异。

⑤生产工艺问题.基本上是在实验室可以达到的技术指标,但是实际生产中却做不到,人为的因素除外,还有这些器件的性能、检测、环境、设备、很多的因素。

⑥电路复杂，维修困难，对电路的污染严重。电源噪声大，不适合用于某些低噪声电路,这是开关电源目前存在的主要技术问题。

1.3.2 主要开关电源技术

(1)功率半导体器件。功率MOSFET和IGBT这些已经可以更换功率晶体管和中小电流的晶体管,让实现开关电源频率的升高有了更大的可能.极其快速恢复二极管和MOSFET同步整流技术的研发,也为研究高效率或者低电压输出的开关电源提供了条件.而且,现在已经可以把功率器件与电路控制和检测执行等组件集成封装,获得标准的、可制造的模块，让成本降低了还提高可靠稳定性。

(2)软开关技术。在硬开关条件下工作的开关电源,开关器件的电压和电流波形在时间上的一步步增加,会致使开关损耗，损耗和频率是成正比关系,为此实现软开关技术,可以使电源效率提高。

(3)有源功率因子校正技术。因为输入端有整流原件和滤波电容,许多整流电源供电的电子装备的输入端功率因子仅0.65.用APEC之后的电路,其功率因子可改善到0.95-0.99。

1.3.3 开关电源的技术发展

开关电源技术的发展动向，开关电源的发展方向是高频、高可靠、低耗、低噪声、抗干扰和模块化。

由于开关电源轻、小、薄的关键技术是高频化,因此国外各大开关电源制造商都致力于同步开发新型高智能化的元器件,特别是改善二次整流器件的损耗,并在功率铁氧体(Mn Zn)材料上加大科技创新,以提高在高频率和较大磁通密

度(Bs)下获得高的磁性能，而电容器的小型化也是一项关键技术。SMT技术的应用使得开关电源取得了长足的进展,在电路板两面布置元器件,以确保开关电源的轻、小、薄。开关电源的高频化就必然对传统的PWM开关技术进行创新,实现ZVS、ZCS的软开关技术已成为开关电源的主流技术,并大幅提高了开关电源的工作效率。对于高可靠性指标,美国的开关电源生产商通过降低运行电流,降低结温等措施以减少器件的应力,使得产品的可靠性大大提高。

模块化是开关电源发展的总体趋势,可以采用模块化电源组成分布式电源系统,可以设计成N+1冗余电源系统,并实现并联方式的容量扩展。针对开关电源运行噪声大这一缺点,若单独追求高频化其噪声也必将随着增大,而采用部分谐振转换电路技术,在理论上即可实现高频化又可降低噪声,但部分谐振转换技术的实际应用仍存在着技术问题,故仍需在这一领域开展大量的工作,以使得该项技术得以实用化。

电力电子技术的不断创新,使开关电源产业有着广阔的发展前景。要加快我国开关电源产业的发展速度,就必须走技术创新之路,走出有中国特色的产学研联合发展之路,为我国国民经济的高速发展做出贡献。

2开关电源主要电路的设计

2.1 主电路的组成 AC DC

图2.1主电路图的组成拓扑 （1） 交流输入。外界输入电压，输入市值电压220V 交流电。220V(有效值）

正弦波。 其单峰值为其有效值的2倍， 就是220 1.414310V ?=。 峰值是正

峰值与负峰值的差 = 310310620V V V +=。 我们将一个交流信号的单峰值与有

效值的比，定义为该交变信号波峰系数。 正弦波波峰系数（CF, Crest Factor)

就是2，即1.414。

（2）桥式整流。整流电路的作用是将交流输出交流电转换成单向脉动性直

流电，这就是整流过程，整流电路主要由整流二极管组成。经过整流电路之后

的电压已经不是交流电压，而是一种含有直流电压和交流电压的混合电压。桥

式整流电路是使用最多的一种整流电路。这种电路，只要增加两只二极管口连

接成“桥”式结构，便具有全波整流电路的优点，而同时在一定程度上克服了

它的缺点。变成了含有一定脉动电压成分的直流电压。

（3）高频变换部分。高频变换部分的核心是DC-DC 变换器，它主要由高频

功率开关和高频隔离变压器组成。高频功率开关元件可以采用场效应管

（MOSFET ），高频变换部分产生高频高压方波，所得到的高压方波送给高频隔离

整流滤波 高频变压器 调宽方波 整流滤波 取样器

脉宽调制

比较器 振荡器 基准电压

降压变压器的初级，在变压器的次级感应出的电压被整流、滤波后就产生了低压直流。为了调节输出电压，使得在输入交流和输出负载发生变化时，输出电压能保持稳定，可以采用脉宽调制器(PWM)的电路进行调节，通过对输出电压采样，并把采样的结果反馈给控制电路，控制电路把它与基准电压进行比较，根据比较结果来控制高频功率开关元件的开关时间比例（占空比），达到调整输出电压的目的。

2.2主电路

开关电源的拓扑结构很多，主要有隔离式和非隔离式划分，隔离式有正激式、反激式、推挽式；非隔离式有boost、buck、buck-boost类型的电路。下面分别介绍这几种电路的情况。

2.2.1非隔离式

（1）Boost电路

电路的原理图以及波形图如下图所示。

（a）电路的原理图

（b）电路的波形图

图2.1BOOST电路的原理图以及波形图

boost 电路的工作原理：Boost 电路（图 2-1）即为升压斩波电路，当导通

时，能量从输入电源流入，并储存于电感中，由于导通期间正向饱和管压降很

小，所以这时二极管反偏，负载由滤波电容供给能量，将中储存的电能释放给

负载。当截止时，电感中电流不能突变，它所产生的感应电势阻止电流减小，

感应电势的极性为下正上负，二极管导通，电感中储存的能量经二极管，流入

电容，并供给负载。

在导通的期间，能量储存于电感中，在截止的 期间，电感释放的能量补充

在期间给电容上损失的能量。截止时，电感上电压跳变的幅值时与占空比有关

的，愈大，中峰值电流大，储存的磁能愈大。所以，如果在期间吃内存的能量

要在期间释放出来，那么，上的脉冲必定比较高的。假定开关无损耗，并联变

换器电路在输入电压和输入电流，能在较低的输出电流下，输出较高的电压。

稳压电源达到稳态后，输出电压稳定在所需的恒定值，只要适当选择电容，

输出纹波可做得足够小，当要求纹波为，直流输出电流为是，由于在管子导通

期间全部负载都由电容供电，因此选择取决于下式：

010

on I T C V ?=? (2-1) 当Q1导通时，忽略管子导通压降，电感上的电压为输入电压,并且电流按

?I ??tV1?L1速率线性上升，周期期间导通时，电感中的电流增量为Ldi/dt 。当

截止时，假定右端的电感反冲电压等于输出电压，则电感上的电压为(10V V -)，

而在稳态，期间中电流的增量应等于期间电流的减量，故有 01111

()off on V V T V T L L -??= (2-2) 011V V 1D =?

- (2-3)

其中D=T Ton ，

由上式可知，当改变占空比D 时，就能获得所需的上升的电压值。由于占空比D 总是小于1，0V 总是大于1V 。

Boost 电路能将电压升高的原因是电感L1储能之后具有使电压泵升的作

用，而电容C 能将输出电压0V 保持住。boost 电路特点： boost 电路的电路相

比较其他电路来的简单，所以成本比较低，另外boost 电路的输出电压高于输

入电压，能够起到升压作用。 boost 电路的转换效率比较低，所以电源电压的

利用率比较低，输出的功率较小。由boost 电路最为显著的特点可以知道，boost

电路只适用于升压电路。

（2）buck 电路

（a ）电路的原理图

（b ）电流连续时候的波形图

（c ）电流断续时的波形图

图 2.2 buck 电路工作原理图以及波形图

单端正激式开关电源-主电路设计

摘要:电源是各种电子设备不可或缺的组成部分,其性能优劣直接关系到电子设备的技术指标及能否安全可靠工作。目前，开关电源因具有体积小、重量轻、效率高、发热量低、性能稳定等优点而逐渐取代传统技术制造的相控稳压电源,并广泛应用于电子设备中。 本设计的单端正激式开关电源是一种间接直流变流技术,本设计以正激电路为主体,采用以TOPSｗｉtch系列开关电源集成芯片ＴOＰ２4４Ｙ为核心的脉宽调制电路实现交-直-交-直变流,输出稳压稳频的直流电。 关键词开关电源；正激电路;变压器；脉宽调制； ABSＴRACT Pｏｗer is an indispensable paｒt ｏf electroniｃｅquiｐｍｅnｔ，its pｅrformａnｃe dｉｒectｌy ｒelateｄto electｒonic equipmｅnｔtecｈnｉｃal ｉndicaｔｏrs ａnd sａfe ｗorkｃan. Aｔpｒesent,ｓwiｔchinｇｐoｗer suppｌy ｆor hasｔhe adｖanｔages oｆsmalｌsiｚe, ligh ｔweight,high ｅfficiｅnｃy, lｏｗcalorific value andｓｔａble performan ｃe adｖantａges and ｒｅｐlacｅｔraditional techｎology of phａsed manoｓt ａｔ, and widelｙｕseｄin eleｃtronｉc eqｕｉpment. The design of tｈｅｓｉｎgle ｓtｒａight separａtｅ－exｃiｔｅdｓｗitchｉng poweｒｓupply is a ｋind of indiｒｅct dｃcoｎveｒｔｅr teｃhnology，this deｓign waｓａdoｐted for tｈe mainｃircuｉt,inducｅd by ＴＯPＳｗitcｈseries oｆswitcｈpoｗeｒintegratｉon chiｐTＯP２４4Y as the coｒe of thｅpulse widtｈmodulation cｉrcuit impｌementation deliver ｅdｓtraight ｉnｔo - －-ｔhe vｏltage ｏｕtｐut variaｂlｅfloｗstraｉghｔ, dc fｒeｑuency stａｂility. KＥY WＯRDS Swｉｔching power supplｙ；Is iｎduced cirｃuit;Ｔransf ｏrmeｒ;Pulsｅwｉdｔhｍoｄuｌatｉoｎ 目录

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:

单端正激开关电源设计

《开关电源》作品设计论文 设计题目：单端正激开关电源设计 学院名称：电子与信息工程学院 专业：电气工程及其自动化 班级：电气091班 姓名：陈永杰学号：09401170131 指导教师：孔中华 2012 年 5 月25 日

宁波工程学院开关电源论文 摘要 开关电源非常广泛地应用在通讯、计算机、汽车和消费电子产品等领域。电源设备用以实现电能变换和功率传递，是各种电子设备正常工作的基础，而高频高效小型开关电源又是开关电源发展的必然趋势，在通信、军事装备、交通设施、仪器仪表、工业设备、家用电器等领域得到了越来越多的广泛应用。 在深入研究分析各种开关电源原理和特点的基础上，根据导师根据项目布置的指标要求，论文设计了一种单端正激式高频单路输出开关电源。该开关电源的特点是以单端正激式为主拓扑，以电流型控制芯片UC3842和高频变压器为核心，采用EMI滤波器、MOSFET、输出滤波电路、采样反馈通道等主要元器件和电路模块，实现了单路稳定输出。 论文所设计的开关电源输入为市电220V交流，输出电压为10V直流电压，输出最大电流为40A，开关频率为200KHZ。论文采用面积乘积法(AP)，确定了高频变压器的原副边形式以及铁芯材料的选择，设计了输出电路、系统补偿器以及启动电路和EMI滤波电路。 论文设计好后，对所设计的单端正激式高频开关电源电路系统进行全面仿真，仿真结果表明，各项指标符合要求。 而后，做出实物，调试显示：该开关电源的输出电压调整特性、负载调整率、输出纹波、动态响应、温度变化等均满足了项目的指标要求，并且具有良好的过载、短路保护特性和波形特性，各项技术指标能够达到信息平台的供电要求。 关键词：高频开关电源；单端正激式；AP法变压器 II

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)

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:

超详细的反激式开关电源电路图讲解

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以内常用RCC(自激振荡)拓扑方式 10W-100W以内常用反激式拓扑(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，适用于宽电压范围输入,可多组输出. 缺点：输出纹波比较大。(输出加低内阻滤波电容或加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

图1，反激开关电源框图 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，保险管的取值范围是理论值的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。

单端正激式开关电源_主电路的设计说明

摘要：电源是各种电子设备不可或缺的组成部分，其性能优劣直接关系到电子设备的技术指标及能否安全可靠工作。目前，开关电源因具有体积小、重量轻、效率高、发热量低、性能稳定等优点而逐渐取代传统技术制造的相控稳压电源，并广泛应用于电子设备中。 本设计的单端正激式开关电源是一种间接直流变流技术，本设计以正激电路为主体，采用以TOPSwitch系列开关电源集成芯片TOP244Y为核心的脉宽调制电路实现交-直-交-直变流，输出稳压稳频的直流电。 关键词开关电源；正激电路；变压器；脉宽调制； ABSTRACT Power is an indispensable part of electronic equipment, its performance directly related to electronic equipment technical indicators and safe work can. At present, switching power supply for has the advantages of small size, light weight, high efficiency, low calorific value and stable performance advantages and replace traditional technology of phased manostat, and widely used in electronic equipment. The design of the single straight separate-excited switching power supply is a kind of indirect dc converter technology, this design was adopted for the main circuit, induced by TOPSwitch series of switch power integration chip TOP244Y as the core of the pulse width modulation circuit implementation delivered straight into - - - the voltage output variable flow straight, dc frequency stability. KEY WORDS Switching power supply；Is induced circuit；Transformer；Pulse width modulation 目录 前言 (1)

(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，

(整理)反激式开关电源变压器设计原理.

反激式开关电源变压器设计原理 (Flyback Transformer Design Theory) 第一节. 概述. 反激式(Flyback)转换器又称单端反激式或"Buck-Boost"转换器.因其输出端在原边绕组断开电源时获得能量故而得名.离线型反激式转换器原理图如图. 一、反激式转换器的优点有: 1. 电路简单,能高效提供多路直流输出,因此适合多组输出要求. 2. 转换效率高,损失小. 3. 变压器匝数比值较小. 4. 输入电压在很大的范围内波动时,仍可有较稳定的输出,目前已可实现交流输入在 85~265V间.无需切换而达到稳定输出的要求. 二、反激式转换器的缺点有: 1. 输出电压中存在较大的纹波,负载调整精度不高,因此输出功率受到限制,通常应用于150W以下. 2. 转换变压器在电流连续(CCM)模式下工作时,有较大的直流分量,易导致磁芯饱和,所以必须在磁路中加入气隙,从而造成变压器体积变大. 3. 变压器有直流电流成份,且同时会工作于CCM / DCM两种模式,故变压器在设计时较困难,反复调整次数较顺向式多,迭代过程较复杂. 第二节. 工作原理 在图1所示隔离反驰式转换器(The isolated flyback converter)中, 变压器" T "有隔离与扼流之双重作用.因此" T "又称为Transformer- choke.电路的工作原理如下: 当开关晶体管 Tr ton时,变压器初级Np有电流 Ip,并将能量储存于其中(E = LpIp / 2).由于Np与Ns极性相反,此时二极管D反向偏压而截止,无能量传送到负载.当开关Tr off 时,由楞次定律 : (e = -N△Φ/△T)可知,变压器原边绕组将产生一反向电势,此时二极管D正向导通,负载有电流IL流通.反激式转换器之稳态波形如图2. 由图可知,导通时间 ton的大小将决定Ip、Vce的幅值: Vce max = VIN / 1-Dmax VIN: 输入直流电压 ; Dmax : 最大工作周期 Dmax = ton / T 由此可知,想要得到低的集电极电压,必须保持低的Dmax,也就是Dmax＜0.5,在实际应用中通常取Dmax = 0.4,以限制Vcemax ≦ 2.2VIN. 开关管Tr on时的集电极工作电流Ie,也就是原边峰值电流Ip 为: Ic = Ip = IL / n. 因IL = Io,故当Io一定时,匝比 n的大小即决定了Ic 的大小,上式是按功率守恒原则,原副边安匝数相等 NpIp = NsIs而导出. Ip 亦可用下列方法表示: Ic = Ip = 2Po / (η*VIN*Dmax) η: 转换器的效率 公式导出如下: 输出功率 : Po = LIp2η / 2T

反激式开关电源设计

基于U C3845的反激式开关电源设计 时间：2011-10-2821:40:13来源：作者： 引言 反激式开关电源以其结构简单、元器件少等优点在自动控制及智能仪表的电源中得到广泛的应用。开关电源的调节部分通常采用脉宽调制（PWM）技术，即在主变换器周期不变的情况下，根据输入电压或负载的变化来调节功率MOSFET管导通的占空比，从而使输出电压稳定。脉宽调制的方法很多，本文中所介绍的是一种高性能的固定频率电流型脉宽集成控制芯片UC3845。该芯片是专为离线的直流至直流变换器应用而设计的。其主要特点是具有内部振荡器、高精度误差比较器、逐周电流取样比较、启动电流小、大电流图腾柱输出等，是驱动MOSFET的理想器件。 1UC3845简介 UC3845芯片为SO8或SO14管脚塑料表贴元件。专为低压应用设计。其欠压锁定门限为8.5v（通），7.6V（断）；电流模式工作达500千赫输出开关频率；在反激式应用中最大占空比为0.5;输出静区时间从50%~70%可调；自动前馈补偿；锁存脉宽调制，用于逐周期限流；内部微调的参考源；带欠压锁定；大电流图腾柱输出；输入欠压锁定，带滞后；启动及工作电流低。 芯片管脚图及管脚功能如图1所示。 图1UC3845芯片管脚图 1脚：输出/补偿，内部误差放大器的输出端。通常此脚与脚2之间接有反馈网络，以确定误差放大器的增益和频响。 2脚：电压反馈输入端。此脚与内部误差放大器同向输入端的基准电压（2.5V）进行比较，调整脉宽。 3脚：电流取样输入端。 4脚：RT/CT振荡器的外接电容C和电阻R的公共端。通过一个电阻接Vref通过一个电阻接地。 5脚：接地。 6脚：图腾柱式PWM输出，驱动能力为土1A. 7脚：正电源脚。 8脚：Vref，5V基准电压，输出电流可达50mA. 2设计方法 如图2为基于UC3845反激式开关电源的电路图，虚线框内为UC3845内部简化方框图。 1）启动电压和电容的选择 交流电源115VAC经整流、滤波后为一个纹波非常小的直流高压Udc,该电压根据交流电源范围往往可得到一个最大Udcmax，一和最小电压Udcmin。 当直流输入电压大于144V以上时，UC3845应启动开始工作，启动电阻应由线路直流电压和启动所需电流来确定。 根据UC3845的参数分析可知，当启动电压低于8.5V时，UC3845的整个电路仅消耗lmA的电流，即UC3845的典型启动电压为8.5V,电流为1mA.加上外围电路损耗约0.5mA,即整个电路损耗约1.5mA.在输入直流电压为最小电压Ddcmmn时，启动电阻Rin的计算如下： 图2基于UC3845反激式开关电源的电路图 启动过程完成后，UC3845的消耗电流会随着MOSFET管的开通增至100mA左右。该电流由启动电容在启动时储存的电荷量来提供。此时，启动电容上的电压会发生跌落到7.6V以上，要使UC3845fj~

单端反激式开关电源(毕业设计)

目录 摘要 (2) 第一章开关电源概述 (1) 1.1 开关电源的定义与分类 (1) 1.2 开关电源的基本工作原理与应用 (1) 1.2.1 开关电源的基本工作原理 (1) 1.2.2 开关电源的应用 (2) 1.3 开关电源待解决的问题及发展趋势 (5) 1.3.1 开关电源待解决的问题 (5) 1.3.2 开关电源的发展趋势 (5) 第二章设计方案比较与选择 (7) 2.1 本课题选题意义 (7) 2.2 方案的设计要求 (7) 2.3 选取的设计方案 (8) 第三章反激式高频开关电源系统的设计 (9) 3.1 高频开关电源系统参数及主电路原理图 (9) 3.2 单端反激式高频变压器的设计 (10) 3.2.1 高频变压器设计考虑的问题 (10) 3.2.2 单端反激式变压器设计 (11) 3.3 高频开关电源控制电路的设计 (15) 3.3.1 PWM 集成控制器的工作原理与比较 (15) 3.3.2 UC3842工作原理 (17) 3.3.3 UC3842的使用特点 (18) 3.4 反馈电路及保护电路的设计 (19) 3.4.1 过压、欠压保护电路及反馈 (19) 3.4.2 过流保护电路及反馈 (19) 3.5变压器设计中注意事项 (20) 第四章总结 (21) 参考文献 (23) 致谢 ............................................................................................................................ 错误！未定义书签。

反激式开关电源设计资料.doc

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

一款基于UC3842的单端反激式开关电源的设计

一款基于UC3842的单端反激式开关电源的设计 164908060( 楼主 ) 2013-8-31 11:00:32只看该作者 981 | 21 倒序浏览引言 电源装置是电力电子技术应用的一个重要领域，其中高频开关式直流稳压电源由于具有效率高、体积小和重量轻等突出优点，获得了广泛的应用。开关电源的控制电路可以分为电压控制型和电流控制型，前者是一个单闭环电压控制系统，系统响应慢，很难达到较高的线形调整率精度，后者，较电压控制型有不可比拟的优点。 UC3842是由Unitrode公司开发的新型控制器件，是国内应用比较广泛的一种电流控制型脉宽调制器。所谓电流型脉宽调制器是按反馈电流来调节脉宽的。在脉宽比较器的输入端直接用流过输出电感线圈电流的信号与误差放大器输出信号进行比较，从而调节占空比使输出的电感峰值电流跟随误差电压变化而变化。由于结构上有电压环、电流环双环系统，因此，无论开关电源的电压调整率、负载调整率和瞬态响应特性都有提高，是比较理想的新型的控制器闭。 电路设计和原理 1 UC3842工作原理 UC3842是单电源供电，带电流正向补偿，单路调制输出的集成芯片，其内部组成框图如图l所示。其中脚1外接阻容元件，用来补偿误差放大器的频率特性。脚2是反馈电压输入端，将取样电压加到误差放大器的反相输入端，再与同相输入端的基准电压进行比较，产生误差电压。脚3是电流检测输入端，与电阻配合，构成过流保护电路。脚4外接锯齿波振荡器外部定时电阻与定时电容，决定振荡频率，基准电压VREF为0.5V。输出电压将决定变压器的变压比。由图1可见，它主要包括高频振荡、误差比较、欠压锁定、电流取样比较、脉宽调制锁存等功能电路。UC3842主要用于高频中小容量开关电源，用它构成的传统离线式反激变换器电路在驱动隔离输出的单端开关时，通常将误差比较器的反向输入端通过反馈绕组经电阻分压得到的信号与内部2.5V基准进行比较，误差比较器的输出端与反向输入端接成PI补偿网络，误差比较器的输出端与电流采样电压进行比较，从而控制PWM序列的占空比，达到电路稳定的目的。

反激式开关电源的设计方法

1 设计步骤: 1.1 产品规格书制作 1.2 设计线路图、零件选用. 1.3 PCB Layout. 1.4 变压器、电感等计算. 1.5 设计验证. 2 设计流程介绍: 2.1 产品规格书制作 依据客户的要求，制作产品规格书。做为设计开发、品质检验、生产测试等的依据。 2.2 设计线路图、零件选用。 2.3 PCB Layout. 外形尺寸、接口定义，散热方式等。 2.4 变压器、电感等计算. 变压器是整个电源供应器的重要核心，所以变压器的计算及验证是很重要的， 2.4.1 决定变压器的材质及尺寸: 依据变压器计算公式 Gauss x NpxAe LpxIp B 100(max ) B(max) = 铁心饱合的磁通密度(Gauss) Lp = 一次侧电感值(uH) Ip = 一次侧峰值电流(A) Np = 一次侧(主线圈)圈数 Ae = 铁心截面积(cm 2) B(max) 依铁心的材质及本身的温度来决定，以TDK Ferrite Core PC40为例，100℃时的B(max)为3900 Gauss ，设计时应考 虑零件误差，所以一般取3000~3500 Gauss 之间，若所设计的 power 为Adapter(有外壳)则应取3000 Gauss 左右，以避免铁心 因高温而饱合，一般而言铁心的尺寸越大，Ae 越高，所以可以 做较大瓦数的Power 。 2.4.2 决定一次侧滤波电容: 滤波电容的决定，可以决定电容器上的Vin(min)，滤波电容越大，Vin(win)越高，可以做较大瓦数的Power ，但相对价格亦较高。 2.4.3 决定变压器线径及线数: 变压器的选择实际中一般根据经验，依据电源的体积、工作频率，

反激式开关电源原理与工程设计讲解

反激式开关电源原理与工程设计 一．反激式开关电源的原理分析 二．反激式开关电源实际电路的主要部件及其作用三．反激式开关电源电路各主要器件的参数选择四．反激式开关电源pcb排板原则 五．变压器的设计 六．反激式开关电源的稳定性问题

反激式开关电源原理与工程设计 一．反激式开关电源的原理分析 1.反激式开关电源电路拓扑 2.为什么是反激式 a.变压器的同名端相反 b.利用了二极管的单向导电特性 3.电感电流的变化为何不是突变 电压加在有电感的闭合回路上，流过电感上电流不是突变

的，而是线性增加。 愣次定律： a.当电感线圈流过变化的电流时会产生感生电动势，其大 小于与线圈中电流的变化率成正比； b.感生电动势总是阻碍原电流的变化 4.变压器的主要作用与能量的传递 理想变压器与反激式变压器的区别 反激式变压器的作用 a.电感（储能）作用 遵守的是安匝比守恒（而不是电压比守恒） 储存的能量为1/2×L×Ip2

b.限流的作用 c.变压作用 初次级虽然不是同时导通，它们之间也存在电压转换关系，也是初级按匝比变换到次级，次级按变比折射回初级。 d.变压器的气隙作用 扩展磁滞回线，能使变压器更不易饱和 磁饱和的原理 图 电感值跟导磁率成正比,

导磁率=B/H B是磁通密度 H是磁场强度 简单一点,H跟外加电流成正比就是了，增加电流,磁流密度会跟着增加, 当加电流至某一程度时,我们会发现,磁通密度会增加得很慢, 而且会趋近一渐近线.当趋近这一渐近线时,这时的磁通密度,我们就称為饱和磁通密度,电感值跟导磁率成正比,导磁率=B/H B是磁通密度,H是磁场强度(电流增加,H会增加.) H会增加,但B不会增加, 导磁率变化量会趋近零啦! 电感值跟导磁率变化量成正比, 导磁率变化量趋近零,那电感值会是多少? 零 5.开关管漏极电压的组成 a. 高压为基础部分 b. 折射回来的电压部分 c. 漏感产生的尖峰部分 波形

正激式开关电源的设计

7-3 正激式开关电源的设计 中山市技师学院 葛中海 由于反激式开关电源中的开关变压器起到储能电感的作用，因此反激式开关变压器类似于电感的设计，但需注意防止磁饱和的问题。反激式在20～100W 的小功率开关电源方面比较有优势，因其电路简单，控制也比较容易。而正激式开关电源中的高频变压器只起到传输能量的作用，其开关变压器可按正常的变压器设计方法，但需考虑磁复位、同步整流等问题。正激式适合50～250W 之低压、大电流的开关电源。这是二者的重要区别！ 技术指标 正激式开关电源的技术指标见表7-7所示。 表7-7 正激式开关电源的技术指标 项 目 参 数 输入电压 单相交流220V 输入电压变动范围 160Vac ～235Vac 输入频率 50Hz 输出电压 V O =@20A 输出功率 110W 工作频率的确定 工作频率对电源体积以及特性影响很大，必须很好选择。工作频率高时，开关变压器和输出滤波器可小型化，过渡响应速度快。但主开关元件的热损耗增大、噪声大，而且集成控制器、主开关元件、输出二极管、输出电容及变压器的磁芯、还有电路设计等受到限制。 这里基本工作频率0f 选200kHz ，则 3010 20011?== f T =5μs 式中，T 为周期，0f 为基本工作频率。 最大导通时间的确定 对于正向激励开关电源，D 选为40%～45%较为适宜。最大导通时间max ON t 为 max ON t =T ?max D （7-24） max D 是设计电路时的一个重要参数，它对主开关元件、输出二极管的耐压与输出保持时间、

变压器以及和输出滤波器的大小、转换效率等都有很大影响。此处，选max D =45%。由式（7-24），则有 max ON t =5μ?=μs 正向激励开关电源的基本电路结构如图7-25所示。 图7-25 正向激励开关电源的基本电路结构 变压器匝比的计算 1．次级输出电压的计算 如图7-26所示，次级电压2V 与电压O V +F V +L V 的关系可以这样理解：正脉冲电压2V 与ON t 包围的矩形“等积变形”为整个周期T 的矩形，则矩形的“纵向的高”就是O V +F V +L V ，即 ()ON F L O t T V V V V ?++= 2 （7-25） 式中，F V 是输出二极管的导通压降，L V 是包含输出扼流圈2L 的次级绕组接线压降。 由此可见，图7-26所示A 面积等于B 面积，C 是公共面积，因此，真正加在负载上的输出

什么样的电路是单端反激

单位的项目需要一个开关电源，而产品空间的设计又导致无法使用市售的成品电源，于是我就领到了这个设计开关电源的任务。 这个任务的内容是设计一款220V AC网电源输入，带有5V500mA，12V6A输出的隔离式开关电源，对效率、纹波等其他的要求不高。 1、电源的主回路 1.1什么样的电路是单端反激 如图一所示的电路构成的电源电路就是常说的单端反激开关电源。 基本工作原理 简单说就是当Q1开通时，输入的直流电压通过初级绕组向变压器灌入能量；Q1关断时变压器内灌注的能量通过次级绕组释放，经D1整流、C2滤波后供负载使用。（插基本原理示意图） 1.2单端反激电源的优点 首先这个结构是与网电隔离的（国外的资料一般叫离线式）安全性好；这种结构相对简单，比较好做； 通过改变开关脉冲占空比和变压器的变比可以很容易的实现大范围的电压调整； 1.3单端反激电源的限制 最大的限制就是输出功率咯，一般就是几十瓦或者百来瓦。有这个限制的原因是这种电路结构的输出功率取决于通过变压器原边的电流峰值，而这个峰值跟原边的电感量（还有开关频率、占空比等其他因素），如果想把电源的功率做的很大，那么变压器的电感量会小到跟分布参数接近，最后没办法成功的绕出一个合适的变压器来。 所以在设计电源一开始的时候，应该对要设计的电源功率有一个规划，资料上的说法是如果设计功率在100W以内那么可以采用单端反激的结构，否则应该考虑单端正激的结构。 这一次我要设计电源大概是80瓦的，所以我选择了单端反激的结构。 另一个限制是占空比，单端反激的结构中，开关信号的占空比一般不超过45%。这是因为在单端反激的结构中，由于变压器绕组的反电动势存在，作为开关管在关断时需要承受的电压为：

单端正激开关电源设计

单端正激开关电源设计 Prepared on 22 November 2020

《开关电源》作品设计论文 设计题目：单端正激开关电源设计 学院名称：电子与信息工程学院 专业：电气工程及其自动化 班级：电气091班 姓名：陈永杰学号： 指导教师：孔中华 2012 年 5 月 25 日

摘要 开关电源非常广泛地应用在通讯、计算机、汽车和消费电子产品等领域。电源设备用以实现电能变换和功率传递，是各种电子设备正常工作的基础，而高频高效小型开关电源又是开关电源发展的必然趋势，在通信、军事装备、交通设施、仪器仪表、工业设备、家用电器等领域得到了越来越多的广泛应用。 在深入研究分析各种开关电源原理和特点的基础上，根据导师根据项目布置的指标要求，论文设计了一种单端正激式高频单路输出开关电源。该开关电源的特点是以单端正激式为主拓扑，以电流型控制芯片UC3842和高频变压器为核心，采用EMI滤波器、MOSFET、输出滤波电路、采样反馈通道等主要元器件和电路模块，实现了单路稳定输出。 论文所设计的开关电源输入为市电220V交流，输出电压为10V直流电压，输出最大电流为40A，开关频率为200KHZ。论文采用面积乘积法(AP)，确定了高频变压器的原副边形式以及铁芯材料的选择，设计了输出电路、系统补偿器以及启动电路和EMI滤波电路。 论文设计好后，对所设计的单端正激式高频开关电源电路系统进行全面仿真，仿真结果表明，各项指标符合要求。 而后，做出实物，调试显示：该开关电源的输出电压调整特性、负载调整率、输出纹波、动态响应、温度变化等均满足了项目的指标要求，并且具有良好的过载、短路保护特性和波形特性，各项技术指标能够达到信息平台的供电要求。 关键词：高频开关电源；单端正激式；AP法变压器