6w隔离反激式ac-dc电源设计

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1、6W隔离反激式AC/DC电源设计冯欣宇，黄阿娟（中国电子科技集团公司第十六研究所安徽万瑞冷电科技有限公司，安徽合肥230088）摘要：介绍了基于UCC28910的5V/1.2A隔离反激式开关电源。电路结构简单，所需外部元件较少，有效减少了电路板占用面积。电源可实现AC85~265V宽电压输入，在无需光耦合器的情况下实现恒定电压与恒定电流输出。具有700V高压启动和小于30m模式减少开关损耗，符合EnergyStarEPS2.0标准。.jyqkA，器件也会自动保护停止工作。UCC28910最大开关频率的选择

2、应该在效率要求与变压器尺寸之间权衡。一般来讲降低开关频率会提高效率，提高开关频率可以减小变压器尺寸。器件的极限开关频率为115kHz，所以实际使用的开关频率最大值需满足以下条件：式中：KAM为初级最大最小峰值电流比；KCC为恒电流模式下次级二极管导通占空比；fSAG（min）为1.2μs左右时较合适。变压器最大初次级匝数比是由满载下最大开关频率、最小输入电容电压（BulkVoltage）和预估的DCM准谐振时间来确定的。最大可用占空比和次级传导时间的确定是建立在目标开关频率与DCM谐振时间上的。对于DCM

3、谐振时间可假设tR=1500kHz。由于转换模式操作的限制，次级电流传导至VDS（MOSFET漏极?源极）电压的第1次估值所需要的时间要求是DCM谐振时间的一半或者是1μs（假设500kHz的谐振频率）。MOSFET的最大占空比可由下式计算得到：DMAX得到后就可计算出变压器最大初次级匝数比：式中：VBULK（min）为全功率时C1，C2上的最小电压；VOCV为恒电压模式下的输出电压；VF为次级整流电流接近0时D5的正向压降。对于5V的USB充电器应用，NPS可取13~17作为典型值。变压器在满载条件下的

4、输入功率是由输出功率、输出二极管上的功耗、UCC28910本身的功耗三者之和除以变压器的效率来计算的，如下式：式中IOCC为在恒电流操作模式时的变压器输出电流目标值；VVDD为VDD引脚上的电压；IRUN为器件的最大消耗电流；ηXFMR为变压器初级到次级的功率转换效率，与变压器铜损、磁芯损耗、漏电感中的能量损耗有关。当固定了最大开关频率和初级侧最大峰值电流后，初级侧的电感值可以通过下式来计算得到：式中：LP_Tol为变压器初级电感的公差，典型值为±10%~±15%；ID_PK（max）为变压器初级侧最大电

5、流峰值。表1为设计中用到的元器件相关信息汇总。2干扰性分析UCC28910使用谷底开关以减少MOSFET的开关损耗，同时也减小了FET的开启电流尖峰。器件在几乎所有负载条件下采用谷底开关的工作方式，直到VDS振铃消失。在VDS最低值时进行开关操作可减小MOSFET开启时的dV/dt，有利于减小器件的EMI。在负载非常小或没有负载的情况下，VDS振铃非常低而且很难被检测到，此时使用谷底开关的意义不大，所以此时谷底开关自动被禁止。开关电源由于较高的dV/dt和dI/dt、电路中存在的寄生电感和电容使开关电源的

6、电磁干扰噪声较难消除[3]。频率抖动（JitterFrequency）技术不是从减少分布参数这种极难的工艺角度解决电磁兼容问题，也不是采用滤波这样的使干扰旁路的方式，而是从EMI测试仪器测试的原理出发，使集中的频谱能量分散化的角度来实现“频谱搬移”，满足EMC容限要求，以解决EMC问题的[4]。抖频即指开关电源的工作频率并非固定不变，而是周期性地变化。通过减少某频率点上信号的幅值，从而达到了抑制EMI的效果。UCC28910采用了抖频技术，很好地实现了电磁干扰（EMI）兼容性。同时内部FET开关接通和关闭

7、期间，DRAIN（漏）电压的受控斜坡都有助于减少EMI滤波器的成本。使用其开发的产品也较容易达到相关电磁兼容性标准。3性能测试UCC28910使用DCM（电感电流不连续）工作模式有如下主要优点[5]：（1）开关管的导通损耗几乎是零；（2）输入及负载响应能力较好；（3）反馈环容易稳定；（4）输出二极管的选择比较容易，因为二极管的恢复时间不是关键因素。DCM模式配合谷底开关技术可以减小开关损耗，开关频率与初级峰值电流幅值调制相结合，用以保证在满负荷和输入电压范围内的高效转换。本设计相关参数测量用到的仪器如下：

8、（1）AC电源。输入电源必须是一个可调的85~265V不低于15Hz的示波器。（6）线缆。使用A].北京：电子工业出版社，1998.[3]李建婷，熊蕊.抖频?有效降低开关电源EMI噪声容限的技术[J].电源技术应用，2006（5）：40?42.[4]李意，尹华杰.开关电源电磁干扰抑制的频率控制方法比较[J].电力电子技术，2004，38（4）：48?49.[5]沈建华.DCM模式反激式功率变压器的设计[J].通信与广播电视，2