反激式开关电源的设计计算.pdf

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1、反激式开关电源的设计计算一、反激式开关电源变换器：也称Flyback变换器，是将Buck/Boost变换器的电感变为变压器得到的，因为电路简洁，所用元器件少，成本低，是隔离式变换器中最常用的一种，在100W以下AC-DC变换中普遍使用，特别适合在多输出场合。其中隔离变压器实际上是耦合电感，注意同名端的接法，原边绕组和副边绕组要紧密耦合，而且用普通导磁材料铁芯时必须有气隙，以保证在最大负载电流时铁芯不饱和。二、AC-DC变换器的功能框图：交流220V电压经过整流滤波后变成直流电压V1，再由功率开关管（双极型或MOSFET）斩波、高频变压器T降压，得到高频矩形波电压，最后通过整流滤波器D

2、、C2，获得所需要的直流输出电压Vo。脉宽调制控制器是其核心，它能产生频率固定而脉冲宽度可调的驱动信号，控制功率开关管的通断状态，来调节输出电压的高低，达到稳压目的；锯齿波发生器提供时钟信号；利用误差放大器和比较器构成闭环调节系统。三、设计步骤：1.基本参数：交流输入电压最小值Umin交流输入电压最大值Umax电网频率Fa：50Hz或60Hz开关频率f：大于20kHz，常用50kHz～200kHz输出电压Vo输出功率Po损耗分配系数Z：代表次级损耗与总损耗的比值，一般取0.5电源效率k：一般取75～85%。低电压（5V以下）输出时，效率可取75%，高压（12V以上）输出，效率可取85

3、%；中等电压（5V到12V之间）输出，可选80%。2.确定输入滤波电容Cin：对于宽范围交流输入（85～265Vac），C1/Po的比例系数取2～3，即每输出1W功率，对应3uF电容量对于100V/115V交流固定输入，C1/Po的比例系数取2～3，即每输出1W功率，对应3uF电容量对于230V±35V交流固定输入，C1/Po的比例系数取1，即每输出1W功率，对应1uF电容量若采用100V/115V交流倍压输入方式，需两只容量相同的电容串联，此时C1/Po的比例系数取23.直流输入电压最小值Vimin的计算：⎛1⎞2P⎜−t⎟O⎜2FC⎟2⎝a⎠V=2u−其中：tc为整流桥的响应时间

4、，一般为3msiminminkCin也可以由要求的直流输入电压最小值Vimin来反推需要的输入滤波电容Cin的精确值：⎛1⎞2P⎜−t⎟O⎜2FC⎟⎝a⎠C=in22k(2u−V)minimin4.确定初级感应电压Vor：对于宽范围交流输入（85～265Vac），初级感应电压Vor取135V对于100V/115V交流固定输入，初级感应电压Vor取60V对于230V±35V交流固定输入，初级感应电压Vor取135V5.确定钳位二极管反向击穿电压Vb：高温大电流下二极管钳位电压要高于标称值，所以选用TVS钳位电压Vb=1.5Vor对于宽范围交流输入（85～265Vac），钳位二极管反向击

5、穿电压Vb取200V对于100V/115V交流固定输入，钳位二极管反向击穿电压Vb取90V对于230V±35V交流固定输入，钳位二极管反向击穿电压Vb取200V当功率开关管关断而次级电路处于导通状态时，次级电压会感应到初级上，感应电压Vor就与Vi叠加后加到开关管漏极上，与此同时初级漏感也释放能量，并在开关管漏极上产生尖峰电压VL。必须给初级增加钳位保护电路来吸收尖峰电压的瞬间能量，使Vi+Vor+VL低于开关管漏源的击穿电压Vdsbr。有经验公式：最大漏源击穿电压Vdmax>Vimax+1.4x1.5Vor+20V6.确定最大占空比Dmax：典型值为67%，在输入电压最小值Umin

6、时得到VorD=X100%其中：Vdson为开关管漏源导通电压maxV+V−Vorimindson7.选取初级纹波电流Ir与初级峰值电流Ip的比值Krp：Krp是表征开关电源工作模式的重要参数：Krp的取值范围0～1Krp=1：Ir=Ip，电流从0开始上升到峰值Ip，再迅速降到0，为不连续工作模式，存储在高频变压器中的能量在每个开关周期内都要完全释放掉。Krp<1：Ir

7、矩形。Krp较小，意味着更为连续的工作模式和较大的初级电感量，且初级的Ip和Irms值较小，此时可选用较小功率的MOSFET，但要用较大尺寸的高频变压器；Krp较大，表示连续度较差，此时须采用较大功率的MOSFET，但可配尺寸较小的高频变压器。在输入电压和输出功率相同时，连续模式的初级电感量大约是不连续模式的4倍。设计成连续模式，初级电路中的交流成分要比不连续模式少，可减小MOSFET和高频变压器的损耗，提高电源效率。对于宽范围交流输入（85～265Vac