反激式开关电源变压器设计研究

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1、学兔兔www.xuetutu.com第2期(总第189期)机械工程与自动化NO．22015年O4月MECHANICALENGINEERING&AUT0MATl0NApr．文章编号：1672—6413(2015)02—0200—03反激式开关电源变压器的设计研究刘晓龙，钱炜，孙福佳(上海理工大学机械工程学院，上海200093)摘要：设计并实现了一种简单易行且适用于连续电流和断续电流两种模式的变压器设计方法，并利用此方法对基于TOPSwitch—GX的多输出反激式开关电源变压器进行了设计研究。对电源的实验波形进行分析，结果表

2、明，开关电源交流电压输入在86V~265V的范围内都能够稳定输出直流电压，说明此变压器设计方法可行，降低了计算难度，为反激式变压器的快速设计提供了便利。关键词：反激式；开关电源；变压器；设计中图分类号：TM41文献标识码：B0引言态，在初级绕组中储存能量；当功率开关管MOSFET功率开关管、PWM控制器和变压器是开关电源截止时，变压器初级绕组中储存的能量通过次级绕组必不可少的组成部分。开关电源变压器具有磁能转及整流二极管整流和滤波电容滤波后向负载输出l1]，换、电压变换和绝缘隔离的作用，是开关电源的核心元这样就可以以开关

3、频率来控制次级电流。由于开关频件。其设计的好坏，不仅影响变压器本身的发热和效率高达132kHz，使得高频变压器能快速地储存和释率，而且还会影响到开关电源的技术性能和可靠性。放电能，经过高频整流滤波后就可以很容易地获得直传统的设计方法公式复杂、参数多、计算复杂且可靠性流电压输出。难以保证。本文采用一种简单易行的设计方法对基于TOPSwitch—GX的40w反激式开关电源变压器进行设计研究，并通过开关电源的实验波形证明了此方法的可靠性和实用性。1TOPSwitch-GX系列的性能TOPSwitch—GX系列采用高效节能的集成

4、电路技术，全频时具有高达132kHz的开关工作频率，减小了变压器和电源体积；采用线电压前馈，减小了低压时的输出电压纹波，限制了高压时的最大占空比，并具有图1基于TOPSwitch—GX的单端反激式开关电源原理图更宽的占空比；它利用反馈电流来调节占空比，当输出3基于TOP246YN的变压器设计电压降低时，经过光耦反馈电路使反馈电流减小，占空TOP246YN是设计精密型电路的芯片，此芯片输比增大，输出电压随之升高，最终使输出电压维持不出功率大，以适应更高功率的应用，它集成了多项新功变；当输出电压升高时，通过内部调节也能使输出

5、电压能，降低了系统成本，提高了设计的灵活性及效率。维持不变。在单端反激式开关电源中，变压器既是储能元件2单端反激式开关电源的工作原理又是传递能量的主体，它在开关管导通时储能，关断时基于TOPSwitch—GX的单端反激开关电源原理向负载释放能量。在开关管的作用下，直流电转变成如图1所示。所谓单端是指高频变压器的磁芯仅工作方波施加于开关电源变压器上，经过开关电源变压器在磁滞回线的一侧，即TOPSwitch-GX器件只有漏极的电磁转换输出所需要的电压。变压器参数设计的依D这一个脉冲调制信号功率输出端。所谓反激式是指据是：输入

6、电压最小且输出功率最大时变压器线圈的当功率开关管MOSFET导通时，高频变压器初级绕电流最大，储能最多，承受的负荷最大_2]。组上的感应电压为上正下负，整流二极管处于截止状3．1设计规格收稿日期：2014—05—09；修订日期：2014—12一10作者简介：刘晓龙(1988一)，女，山东临沂人，在读硕士研究生，研究方向为先进制造技术。学兔兔www.xuetutu.com2015年第2期刘晓龙，等：反激式开关电源变压器的设计研究·2O1·变压器的参数如下：其中：KRP为初级纹波电流J与J的比值，根据经输入电压(V)：85～

7、265(单相交流)；验，在宽电压范围时KRP取0．41[4]。将所取数值代人输出电压(电流)：24V(1A)，18V(O．2A)。士15式(5)求得工p=0．953A。V(o．2A)，5V(1．2A)(直流)；电路在电流临界连续状态时，初级电感量L期望工作效率()：80；(H)为：输入的电源频率(Hz)：50；Lp---gi_inmln~ToN———一1280．7．一(6)开关工作频率(kHz)：l32：开关管导通压降(V)：10。3．5计算变压器绕组的匝数3．2磁芯的选择3．5．1变压器变比铁氧体材料的磁芯价格便宜，具

8、有很好的储能和当TOP246YN中的MOSFET关断时，储存在变抑制信号传输过程中的尖峰和振铃作用，并且可以做压器初级绕组中的能量开始向次级传递，变压器次级成多种几何形状的磁芯。高磁通密度应用的功率铁氧电压与输出电压。的关系为：体材料PW2适用频率为25kHz～20OkHz，主要应用=++VL．(7)于开关电源变压器