多路输出反激式开关电源的反馈环路设计
1、综述
反激式开关电源(SMPS)是近年来在电源领域中发展起来的一种新型电源结构，由于它的结构简单、效率高、体积小、重量轻等优点，被广泛应用在电信、仪器仪表、计算机、数码产品和汽车行业等各种场合，尤其是多输出电路的领域中，更有优势。多路输出反激式开关电源具有很大的发展前景，由于其特殊的结构优势，可以很方便地调节电路输出电压，同时可以实现电压、电流和功率的控制，且可以获得高效率、低负载特性和良好的稳定性。
2、反馈环路的设计
多路输出反激式开关电源的反馈环路设计主要由三个部分组成：比较器、控制器和动态控制电路。比较器负责检测和比较不同输出电压，控制器负责接收信号并根据设定的参数和输入信号控制动态控制电路，动态控制电路负责控制转换器的开关操作，以实现输出电压调节的功能。
具体到反馈环路的设计，主要包括以下几个方面：
（1）比较器的设计
反馈环路中所使用的较器是一种双极性（双输入）结构，其可以检测和较多路输出电压，并将较结果反馈给控制器。
反激式开关电源(flyback)是一种常见的电源结构，广泛应用于电子设 备中。它具有结构简单、成本低廉、效率高等优点，在消费电子、工 业控制和通信设备等领域被广泛应用。本文旨在介绍反激式开关电源 环路设计的基础知识，包括工作原理、设计步骤和注意事项。 一、反激式开关电源的工作原理 1.1 反激式开关电源的基本结构 反激式开关电源由输入滤波器、整流桥、高频变压器、功率开关器件、输出整流滤波器、控制电路等组成。其中，高频变压器是反激式开关 电源的关键部件，通过变压器实现输入电压的隔离和变换，功率开关 器件则控制变压器的工作状态，实现电源的调节和稳定输出。 1.2 反激式开关电源的工作原理 反激式开关电源通过功率开关器件周期性地将输入电压斩波，将输入 电能存储在变压器的磁场中，然后再将其转换为输出电压。在工作周 期的后半段，存储的能量释放到输出负载上，从而实现对输出电压的 调节。通过控制功率开关器件的导通时间和断态时间，可以实现对输 出电压的调节和稳定。 二、反激式开关电源环路设计的基础知识 2.1 反激式开关电源的设计步骤 （1）确定电源的输入输出参数：包括输入电压范围、输出电压、输出电流、负载调整范围等；
（2）选择功率开关器件和高频变压器：根据电源的输入输出参数和工作频率选择合适的功率开关器件和高频变压器； （3）设计反激式开关电源的控制电路：根据所选的功率开关器件和高频变压器设计相应的控制电路，包括PWM控制电路、电源启动电路等； （4）设计输入输出滤波器和保护电路：设计输入输出滤波器，保证电源的输入输出稳定和干净，设计过压、过流、过温等保护电路，保证电源的安全稳定工作。 2.2 反激式开关电源环路设计的注意事项 （1）磁性元件的设计：高频变压器和输出感应元件的设计是整个反激式开关电源设计的关键，应合理设计磁芯、线圈匝数等参数，保证磁性元件承载功率、效率和体积的平衡； （2）功率开关器件的选择和驱动：应选择合适的功率开关器件，并设计合理的驱动电路，保证功率开关器件的可靠工作和转换效率；（3）控制电路的设计：应根据功率开关器件的工作特性和工作频率设计合适的PWM控制电路和反馈控制电路，保证电源的稳定可调；（4）输入输出滤波器和保护电路的设计：应合理设计输入输出滤波器和保护电路，保证电源的输入输出稳定和安全可靠。 三、总结 反激式开关电源环路设计是电源设计中的重要一环，正确的设计能保证电源的性能、稳定性和可靠性。通过本文的介绍，相信读者对反激
反激电源的控制环路设计一环路设计用到的一些基本知识。 电源中遇到的零极点。
注：上面的图为示意图，主要说明不同零极点的概念，不代表实际位置。 二电源控制环路常用的3种补偿方式。 （1） 单极点补偿，适用于电流型控制和工作在DCM方式并且滤波电容的ESR零点频率较低的电源。其主要作用原理是把控制带宽拉低，在功率部分或加有其他补偿的部分的相位达到180度以前使其增益降到0dB. 也叫主极点补偿。
（2） 双极点，单零点补偿，适用于功率部分只有一个极点的补偿。如：所有电流型控制和非连续方式电压型控制。 （3） 三极点，双零点补偿。适用于输出带LC谐振的拓扑，如所有没有用电流型控制的电感电流连续方式拓扑。 三，环路稳定的标准。 只要在增益为1时（0dB）整个环路的相移小于360度，环路就是稳定的。 但如果相移接近360度，会产生两个问题：1）相移可能因为温度，负载及分布参数的变化而达到360度而产生震荡；2）接近360度，电源的阶跃响应（瞬时加减载）表现为强烈震荡，使输出达到稳定的时间加长，超调量增加。如下图所示具体关系。
所以环路要留一定的相位裕量，如图Q=1时输出是表现最好的，所以相位裕量的最佳值为52度左右，工程上一般取45度以上。如下图所示：
这里要注意一点，就是补偿放大器工作在负反馈状态，本身就有180度相移，所以留给功率部分和补偿网络的只有180度。幅值裕度不管用上面哪种补偿方式都是自动满足的，所以设计时一般不用特别考虑。由于增益曲线为-20dB/decade时，此曲线引起的最大相移为90度，尚有90度裕量，所以一般最后合成的整个增益曲线应该为-20dB/decade 部分穿过0dB.在低于0dB带宽后，曲线最好为-40dB/decade，这样增益会迅速上升，低频部分增益很高，使电源输出的直流部分误差非常小，既电源有很好的负载和线路调整率。 四，如何设计控制环路？ 经常主电路是根据应用要求设计的，设计时一般不会提前考虑控制环路的设计。我们的前提就是假设主功率部分已经全部设计完成，然后来探讨环路设计。环路设计一般由下面几过程组成： 1）画出已知部分的频响曲线。 2）根据实际要求和各限制条件确定带宽频率，既增益曲线的0dB频率。 3）根据步骤2）确定的带宽频率决定补偿放大器的类型和各频率点。使带宽处的曲线斜率为20dB/decade,画出整个电路的频响曲线。 上述过程也可利用相关软件来设计：如pspice, POWER-4-5-6. 一些解释：
开关电源环路设计及实例详解 一、开关电源的基本原理 开关电源是一种将交流电转换为直流电的电源，其基本原理是通过开关管控制变压器的工作状态，从而实现对输入交流电进行变换、整流和稳压的过程。开关电源具有输出功率大、效率高、体积小等优点，因此被广泛应用于各种电子设备中。 二、开关电源环路的组成 1. 输入滤波器：用于滤除输入交流电中的高频噪声和杂波信号，保证后续环节能够正常工作。 2. 整流桥：将输入交流电转换为直流电信号。 3. 直流滤波器：用于滤除直流信号中的纹波和杂波信号，保证输出稳定。 4. 开关变换器：通过控制开关管的导通和截止状态来控制变压器的工作状态，从而实现对输入信号的变换。 5. 输出稳压器：用于对输出直流信号进行稳压处理，保证输出恒定。 三、开关电源环路设计步骤 1. 确定输出功率和输出电压范围。 2. 选择合适的变压器。 3. 设计整流桥和直流滤波器。
4. 设计开关变换器，包括选择合适的开关管和控制电路。 5. 设计输出稳压器，包括选择合适的稳压芯片和反馈电路。 6. 进行整个电路的仿真和优化。 7. 进行实际电路的搭建和调试。 四、开关电源环路设计实例 以12V/5A开关电源为例，进行具体设计。 1. 确定输出功率和输出电压范围：输出功率为60W，输出电压范围为11-13V。 2. 选择合适的变压器：根据需求选择带有多个二次侧绕组的变压器， 其中一个二次侧用于提供控制信号，另一个二次侧用于提供输出信号。通过计算得到变压比为1:2。 3. 设计整流桥和直流滤波器：采用全波整流桥结构，并选用大容量滤 波电容进行直流滤波处理。 4. 设计开关变换器：选用MOS管作为开关管，并采用反激式结构进 行设计。控制信号通过脉冲宽度调制（PWM）技术进行控制。同时，在输入端加入输入滤波器进行滤波处理。 5. 设计输出稳压器：选用LM2576芯片进行稳压处理，通过反馈电路控制输出电压。同时，加入输出滤波电容进行滤波处理。 6. 进行整个电路的仿真和优化：通过仿真软件进行各个环节的仿真和 优化，保证整个电路的性能符合要求。 7. 进行实际电路的搭建和调试：根据设计结果进行实际电路的搭建和
目录 摘要....................................................................................................................................... I Abstract..................................................................................................................................... I I 第一章绪论.. (1) 1.1设计的背景及意义 (1) 1.2 设计的主要内容和技术指标 (3) 1.2.1设计的主要内容 (3) 1.2.2技术指标 (3) 第二章系统的总体结构及方案设计 (5) 2.1方案比较 (5) 2.2方案设计 (6) 2.3 主电路的结构 (7) 2.4开关电源的基本工作原理 (7) 2.5高频开关电源的结构 (8) 第三章主电路设计 (10) 3.1. 滤除干扰电路 (10) 3.1.1开关电源电磁干扰的产生机理 (10) 3.1.2滤除电磁干扰电路设计 (11) 3.1.3.电磁脉冲（EMP）电路的设计 (14) 3.1.4.电磁兼容（EMC）的设计 (14) 3.2．整流、滤波电路 (15) 3.3电路拓扑结构选择 (15) 3.3.1反激式电路 (16) 3.3.2 单激式变压器开关电源的工作原理 (16) 3.3.3 正激式变压器开关电源工作原理 (17) 3.3.4 双激式变压器开关电源 (18) 3.3.5反激式变压器开关电源工作原理 (18) 3.3.6反激式电路拓扑稳压过程 (22) 3.4输出整流滤波电路 (22) 3.4.1稳压输出 (23) 3.4.2三段集成稳压器 (23) 3.4.3稳压输出电路 (25) 3.5变压器参数的计算 (26) 第四章控制电路的设计 (30) 4.1 PWM技术简介 (30) 4.1.1 PWM控制技术概述 (30) 4.1.2 PWM控制的基本原理 (30) 4.1.3 PWM控制的基本概念 (32) 4.2 电流型PWM控制原理及优点 (33) 4.2.1 电流型PWM控制原理 (33)
多路输出单端反激式开关电源原理及设计 一、设计要求 本文设计的开关电源将作为智能仪表的电源，最大功率为10 W。为了减少PCB的数量和智能仪表的体积，要求电源尺寸尽量小并能将电源部分与仪表主控部分做在同一个PCB上。考虑10W的功率以及小体积的因素，电路选用单端反激电路。单端反激电路的特点是：电路简单、体积小巧且成本低。单端反激电路由输入滤波电路、脉宽调制电路、功率传递电路(由开关管和变压器组成)、输出整流滤波电路、误差检测电路(由芯片TL431及周围元件组成)及信号传递电路(由隔离光耦及电阻组成)等组成。本电源设计成表面贴装的模块电源，其具体参数要求如下：输出最大功率：10W ；输入交流电压：85～265V；输出直流电压／电流：+5V，500mA；+12V，150mA；+24V，100mA ；纹波电压：≤120mV 。 二、单端反激式开关电源的控制原理 所谓单端是指TOPSwitch-II系列器件只有一个脉冲调制信号功率 输出端一漏极D。反激式则指当功率MOSFET导通时，就将电能储存在高频变压器的初级绕组上，仅当MOSFET关断时，才向次级输送电能，由于开关频率高达100kHz，使得高频变压器能够快速存储、释放能量，经高频整流滤波后即可获得直流连续输出。这也是反激式电路的基本工作原理。而反馈回路通过控制TOPSwitch器件控制端的电流来调节占空比，以达到稳压的目的。 三、TOPSwitch-Ⅱ系列芯片选型及介绍 TOPSwitch-Ⅱ系列芯片的漏极(D)与内部功率开关器件MOSFET相连，外部通过负载电感与主电源相连，在启动状态下通过内部开关式高压电源提供内部偏置电流，并设有电流检测。控制极(C)用于占空比控制的误差放大器和反馈电流的输入引脚，与内部并联稳压器连接，提供正常工作时的内部偏置电流，同时也是提供旁路、自动重起和补偿功能的电容连接点。源极(S)与高压功率回路的MOSFET的源极相连，兼做初级电路的公共点与参考点。内部输出极MOSFET的占空比随控制引脚电流的增加而线性下降，控制电压的典型值为5.7 V，极限电压为9 V，控制端
多路输出反激式开关电源设计 文章根据开关电源的具体要求，在阐述基于TOP-Switch系列芯片的单端反激式开关电源原理的基础上，详细介绍了一种用于轨道车辆电动塞拉门控制系统的小功率多路输出DC/DC开关电源的设计方法。该电路主电路采用反激式电路，应用反馈手段和脉冲调制技术实现多路输出的稳压电源，最后，进行了总体设计，在轨道车辆电动门控制系统中有很好的应用前景。 标签：开关电源；反激式电路；高频变压器 引言 开关电源是综合现代电力电子、自动控制、电力变换等技术，通过控制开关管开通和关断的时间比率，来获得稳定输出电压的一种电源，因其具有体积小、重量轻、效率高、发热量低、性能稳定等优点，在现代电力电子设备中得到广泛应用，代表着当今稳压电源的发展方向，已成为稳压电源的主导产品。文章设计了一种基于TOP-Switch系列芯片的小功率多路输出DC/DC的反激式开关电源。 1 电源设计要求 文章设计的开关电源将用于轨道车辆电动门控制系统中，最大的功率为12W，分四路输出，具体设计参数如下：（1）输入电压Vin=110V；（2）开关频率fs=132kHz；（3）效率η=80%；（4）输出电压/电流48V/0.2A，15V/0.02A-15V/0.02A，5V/0.3A；（5）输出功率12W；（6）电压精度1%；（7）纹波率1%。（8）负载调整率±3%，电源最小输入电压为Vimin=77V，最大输入电压为Vimax=138V。考虑到设计要满足结构简单，可靠性高，经济性及电磁兼容性等要求，结合本设计输出功率小的特点，最终选用了单端反激式开关电源，它具有结构简单，所需元器件少，可靠性高，驱动电路简单的特点，适合多路输出场合。 2 单端反激式开关电源的基本原理 单端反激式开关电源由功率MOS管，高频变压器，无源钳位RCD电路及输出整流电路组成。其工作原理是当开关管Q被PWM脉冲激励而导通时，输入电压就加在高频变压器的初级绕组N1上，由于变压器次级整流二极管D1反接，次级绕组N2没有电流流过；当开关管关断时，次级绕组上的电压极性是上正下负，整流二极管正偏导通，开关管导通期间储存在变压器中的能量便通过整流二极管向输出负载释放。反激变压器在开关管导通期间只存能量，在截止期间才向负载传递能量，因为能量是单方向传导，所以称为单端变化器[1]。 图1 单端反激式开关电源的原理图 3 TOP-Switch系列芯片的介绍及选型
多路输出反激式开关电源的设计与实现 多路输出反激式开关电源的设计与实现 一、引言 开关电源是一种高效率、高可靠性、体积小、重量轻的电源设备，被广泛应用于电子产品中。多路输出反激式开关电源是一种基于反激式开关电源拓扑结构，能够同时提供多个稳定电压输出的电源系统。本文将针对这种电源系统进行设计与实现。 二、多路输出反激式开关电源原理 多路输出反激式开关电源的基本原理是利用开关管进行高频开关，通过变压器传递能量，并通过整流和滤波电路获得稳定的输出电压。其核心是控制开关管的导通时间，以实现不同输出电压的调节。 三、电路设计与元器件选择 1. 输入电路设计：为了保护开关管和输入电源，应采用滤波 电感和输入电容进行滤波处理，同时添加过流保护电路。 2. 变压器设计：根据输出电压和电流要求确定变压器的参数，选择合适的线性密度和电感，以获得理想的传输效果。 3. 输出电路设计：对于多路输出反激式开关电源，每个输出 通道都要设计独立的整流和滤波电路，以确保稳定的输出电压。 4. 控制电路设计：采用反馈控制电路，通过对反馈信号的处 理调节开关管的导通时间，实现多路输出电压的精确控制。 四、PCB板设计 PCB板是电路实现的载体，其设计主要包括布局设计、走线设 计和连接设计。在多路输出反激式开关电源中，需要考虑分区布局，分别放置输入输出电路和控制电路，以最大限度地减小干扰。同时，在走线设计中，应注意分离高频信号和低频信号，
减少耦合。 五、电路调试与输出稳定性测试 在完成电路设计与制作后，需要进行电路调试，并测试输出稳定性。调试时可以通过示波器观察各个节点的波形，以确定是否存在异常。并通过负载变化测试，验证输出电压是否能够保持稳定。 六、改进与优化 在实际应用中，根据具体需求可以对多路输出反激式开关电源进行改进和优化。常见的改进方法包括添加过压、欠压保护功能，提高电源的效率，降低输出纹波等。 七、结论 多路输出反激式开关电源作为一种高效、可靠、稳定的电源系统，具有广泛应用前景。本文对其进行了设计与实现，并对其电路原理、元器件选择、PCB板设计、电路调试和输出稳定性 测试进行了分析和讨论。进一步的改进和优化将使该电源系统在电子产品中发挥更大的作用 通过对反馈信号的处理调节开关管的导通时间，可以实现多路输出电压的精确控制。在设计PCB板时，需要考虑布局设计、走线设计和连接设计，以减小干扰并分离高频信号和低频信号。在电路调试和输出稳定性测试中，可以通过观察节点波形和进行负载变化测试来验证电路的正常运行和输出电压的稳定性。根据实际需求，可以对多路输出反激式开关电源进行改进和优化，如添加保护功能、提高效率和降低输出纹波等。多路输出反激式开关电源作为一种高效、可靠、稳定的电源系统，在电子产品中具有广泛应用前景。通过本文对其设计与实现的
反激式多路输出开关电源的设计 宋连庆;王纪臣;宋淑淑;梁鹏飞 【摘要】Designs a flyback switching power supply with voltage input 176~264 V and output 5 V/2 A, 15 V/0.5 A, -15 V/0.5 A, 24 V/1 A. Using a single-chip switching power supply chip TOP245Y from PI company and with the feedback system composed of TL431ACLP and LTV817, and using the voltage regulator chip for auxiliary output voltage stability, so as to realize the function of the power system. After testing, the power efficiency, ripple and output precision can meet the design requirements.%设计了一款电压输入为176～264 V，输出为5 V/2 A、15 V/0.5 A、-15 V/0.5 A、24 V/1 A的四路反激式开关电源。采用美国PI公司生产的TOP245Y为开关电源芯片主控芯片，利用TL431ACLP、LTV817组成的反馈系统，使用稳压芯片对辅出端进行稳压，实现了电源系统的整体功能。经测试，输出精度、电源效率、纹波等均满足设计的要求。 【期刊名称】《电子设计工程》 【年(卷),期】2015(000)024 【总页数】4页(P73-75,79) 【关键词】反激式;TOP245Y;RCD钳位;稳压芯片 【作者】宋连庆;王纪臣;宋淑淑;梁鹏飞
多路输出开关电源的设计及应用原则 引言 对现代电子系统,即便是最简单的由单片机和单一I/O接口电路所组成的电子系统来讲,其电源电压一般也要由＋5V,±15V或±12V等多路组成,而对较复杂的电子系统来讲,实际用到的电源电压就更多了.目前主要由下述诸多电压组合而成：＋,＋5V,±15V,±12V,－5V,±9V,＋18V,＋24 V、＋27V、±60V、＋135V、＋300V、－200V、＋600V、＋1800V、＋300 0V、＋5000V包括一个系统中需求多个上述相同电压供电电源等.不同的电子系统,不仅对上述各种电压组合有严格的要求,而且对这些电源电压的诸多电特性也有较严格的要求,如电压精度,电压的负载能力输出电流,电压的纹波和噪声,起动延迟,上升时间,恢复时间,电压过冲,断电延迟 时间,跨步负载响应,跨步线性响应,交叉调整率,交叉干扰等. 2多路输出电源 对于电源应用者来讲,一般都希望其所选择的电源产品为“傻瓜型”的,即所选择的电源电压只要负载不超过电源最大值,无论系统的各路负载 特性如何变化,而各路电源电压依然精确无误.仅就这一点来讲,目前绝 大多数的多路输出电源是不尽人意的.为了更进一步说明多路输出电源 的特性,首先从图1所示多路输出开关电源框图讲起.
从图1可以看到,真正形成闭环控制的只有主电路Vp,其它Vaux1、Vaux 2等辅电路都处在失控之中.从控制理论可知,只有Vp无论输入、输出如何变动包括电压变动,负载变动等,在闭环的反馈控制作用下都能保证相当高的精度一般优于％,也就是说Vp在很大程度上只取决于基准电压和采样比例.对Vaux1、Vaux2而言,其精度主要依赖以下几个方面： 1T1主变器的匝比,这里主要取决于Np1：Np2或Np1：Np3 2辅助电路的负载情况. 3主电路的负载情况. 注：如果以上3点设定后,输入电压的变动对辅电路的影响已经很有限了. 在以上3点中,作为一个具体的开关电源变换器,主变压器匝比已经设定,所以影响辅助电路输出电压精度最大的因素为主电路和辅电路的负载情况.在开关电源产品中,有专门的技术指标说明和规范电源的这一特性, 即就是交叉负载调整率.为了更好地讲述这一问题,先将交叉负载调整率的测量和计算方法讲述如下. 电源变换器多路输出交叉负载调整率测量与计算步骤 1测试仪表及设备连接如图2所示.
反激式开关电源电路设计 首先，反激式开关电源的基本原理是利用开关管来开闭电源电流，从 而实现电流的快速切换。这样可以有效地提高电源的转换效率。 设计反激式开关电源的步骤如下： 1.确定输出电压和电流要求：首先需要确定电源的输出电压和电流要求，这对于选取合适的电源电路和元器件非常重要。 2.确定输入电压范围：根据使用环境和应用需求，确定电源的输入电 压范围。通常情况下，反激式开关电源的输入电压范围为100V至240V。 3.选择开关管和变压器：选择合适的开关管和变压器是设计过程中的 关键步骤。开关管需要具有高效率和可靠性，变压器需要满足电源的输入 输出要求。 4.设计开关电路：设计开关电路是反激式开关电源设计的核心部分。 开关电路的设计需要根据输入输出电压和电流的要求，选择合适的电感和 电容元件，以及适当的反馈电路。 5.设计保护电路：设计反激式开关电源的过程中，需要考虑各种保护 电路，以确保电源的安全和稳定性。常见的保护电路包括过温保护、过压 保护、过流保护等。 6.PCB布局和元件选型：进行PCB布局和元件选型是设计的最后一步。在PCB布局中，需要考虑电源电路的稳定性和EMC（电磁兼容）的问题。 在元件选型过程中，需要考虑电压和电流的要求，以及元件的可靠性和成本。
设计完成后，需要对反激式开关电源进行测试和验证。测试过程可以包括输入输出电压波形、效率和稳定性等方面的测试。 总之，反激式开关电源的设计需要考虑多个因素，包括输出电压和电流要求、输入电压范围、开关管和变压器的选择、开关电路和保护电路的设计、PCB布局和元件选型等。只有综合考虑这些因素，并进行有效的测试和验证，才能设计出稳定、高效的反激式开关电源。
反激式开关电源的环路补偿设计与应用 摘要反激式开关电源工作的稳定性与其反馈环路有很大的关系，若反馈环路系统没有足够的幅值、相位裕度，开关电源工作将会不稳定且出现输出振荡。文章基于TNY278芯片开关电源的环路补偿设计为例，详细分析了其环路补偿电路，根据分析验证，总结出该方法不仅能有效控制整个环路的稳定性而且可以降低输出振荡，满足设计要求。 关键字反激式开关电源相位裕度幅值裕度环路补偿穿越频率 Design and application of loop compensation for flyback switching power supply YE Zhenxiong XU Wenyi CHENYouzhang MAZhengxian (TCL air conditioner (Zhongshan) Co., Ltd Zhongshan,Guangdong 528427) Abstract The stability of flyback switching power supply is closely related to its feedback loop. If the feedback loop system does not have enough amplitude and phase margin, the switching power supply will be unstable and output oscillation will occur. Based on the TNY278 chip switching power supply loop compensation design as an example, detailed analysis of the loop compensation circuit, according to the analysis and verification, summed up the method can not only effectively control the stability of the whole loop, but also reduce the output oscillation, meet the design. Keywords Flyback switching power supply Phase margin Amplitude margin Loop compensation Crossing frequency 引言
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
反激式开关电源的环路分析与设计 环路设计直接影响到电源的性能[1]，本文以最常用的反激电源为例，分 析了环路稳定的条件以及环路设计的方法，并通过实验验证了该方法的可行性。 1 反激电源环路与常见环节的分析反激式电源的系统模型如图1 所示[2]。其 中KPWM 和KLC 为功率部分放大倍数，KLC 表示次级等效电感与滤波电容构 成的滤波器的放大倍数，Kfb 是反馈分压部分的放大倍数，Vref 是参考电压， Kea 是误差放大器的放大倍数，Kmod 是调制器的放大倍数。可以得到开环传 递函数为：反馈系统稳定一般要求其开环传递函数的幅相频特性曲线小于等 于-10 dB 的幅值裕度和45°~60°的相位裕度。在低频段有较高的增益以保证输 出电压的精度，在中频段有较高的频率范围以加快系统的响应速度，在高频段 有较快的衰减速度，以抑制高频纹波[3]。在反激电源中，当一个电源基本参数 确定时，KPWM、KLC、Kfb、Vref、Kmod 也相应确定，系统的开环传函只能 通过误差放大器Kea 来调节。调节误差放大器Kea 实际就是调节系统零极点的 个数及其分布位置，以满足系统需要的相位裕度和幅值裕度。在实际设计时， 先画出除了误差放大器之外部分的伯德图，根据需要确定合适的补偿器类型， 计算补偿器参数，并进行实际电路调试，以确定最优的补偿参数。本文以一 款多路输出电源为例，分析了电源功率部分和环路的设计过程。 参考文献[1] PRESSMAN A.Switching and linear power supply，power converter design[M].Switchtronix Press，Waban，Mass，1997.[2] BASSO C.Switch mode power supplies：SPICE simulations and practical designs[M].McGraw- Hill，2008.[3] BASSO C.Transient response counts when choosing phase margin[J]. Power Electronics and Technology，2008(11)：18-21.[4] KOLLMAN R，BETTEN J.Closing the loop with a popular shunt regulator[J].Power Electronics
多路输出反激式开关电源的反馈环路设计 的输出是直流输入、占空比和负载的函数。在开关电源设计中，反馈系统的设计目标是无论输入电压、占空比和负载如何变幻，输出电压总在特定的范围内，并具有良好的动态响应性能。 模式的开关电源有延续电流模式(CCM)和不延续电流模式(DCM)两种工作模式。延续电流模式因为有右半平面零点的作用，反馈环在负载电流增强时输出电压有下降趋势，经若干周期后终于校正输出电压，可能造成系统不稳定。因此在设计反馈环时要特殊注重避免右半平面零点频率。 当反激式开关电源工作在延续电流模式时，在最低输入电压和最重负载的工况下右半平面零点的频率最低，并且当输入电压上升时，传递函数的增益变幻不显然。当因为输入电压增强或负载减小，开关电源从延续模式进入到不延续模式时，右半平面零点消逝从而使得系统稳定。因此，在低输入电压和重输出负载的状况下，设计反馈环路补偿使得囫囵系统的传递函数留有足够的相位裕量和增益裕量，则开关电源无论在何种模式下都能稳定工作。 1 反激式开关电源典型设计 图1是为变频器设计的反激式开关电源的典型，主要包括沟通输入整流电路，反激式开关电源功率级电路(有控制器、MOS管、及整流组成)，RCD缓冲电路和反馈网络。其中PWM控制芯片采纳UC2844。UC2844是电流模式控制器，芯片内部具有可微调的(能举行精确的占空比控制)、温度补偿的参考基准、高增益误差、电流取样。 开关电源设计输入参数如下：三相380V工业沟通电经过整流作为开关电源的输入电压Udc，按最低直流输入电压Udcmin为250V举行设计；开关电源工作频率f为60kHz，输出功率Po为60W。 当系统工作在最低输入电压、负载最重、最大占空比的工作状况下，设计开关电源工作在延续电流模式(CCM)，纹波系数为0．4。设计的 第1页共6页
开关电源反馈回路设计 开关电源反馈回路主要由光耦（如PC817）、电压精密可调并联稳压器（如TL431）等器件组成。要研究如何设计反馈回路，首先先要了解这两个最主要元器件的基本参数。 1、光耦 PC817的基本参数如下表：
2、可调并联稳压器 由TL431的等效电路图可以看到，Uref是一个内部的2.5V 基准源，接在运放的反相输入端。由运放的特性可知，只有当REF 端（同相端）的电压非常接 近Uref（2.5V）时，三极管中才会有一个稳定的非饱和电流通过，而且随着REF 端电压的微小变化，通过三极管VT的电流将从1 到100mA 变化。当然，该图绝不是TL431 的实际内部结构，所以不能简单地用这种组合来代替它。但如果在 设计、分析应用TL431 的电路时，这个模块图对开启思路，理解电路都是很有 帮助的。 前面提到TL431 的内部含有一个2.5V 的基准电压，所以当在REF 端引入输出反馈时，器件可以通过从阴极到阳极很宽范围的分流，控制输出电压。如图2 所示的电路，当R1 和R2 的阻值确定时，两者对Vo 的分压引入反馈，若Vo 增大，反馈量增大，TL431 的分流也就增加，从而又导致Vo 下降。显见，这个深度的负反馈电路必然在Uref等于基准电压处稳定，此时Vo=(1+R1/R2)Vref。 图2 选择不同的R1 和R2 的值可以得到从2.5V 到36V 范围内的任意电压输出，特别地，当R1=R2 时，Vo=5V。需要注意的是，在选择电阻时必须保证TL431 工作的必要条件，就是通过阴极的电流要大于1 mA。
了解了TL431和PC817的基本参数后，来看实际电路： 图3 反馈回路主要关注R6、R8、R13、R14、C8这几个器件的取值。 首先来看R13。R13、R14是TL431的分压电阻，首先应先确定R13的值，再根据Vo=(1+R14/R13)Vref 公式来计算R14的值。 1.确定R13.、R14取值 确定R13的值考虑以下两个条件：
反激电源的控制环路设计 反激电源（Flyback Power Supply）是一种常见的开关电源拓扑结构，具有简单、高效、成本低等特点。为了实现对反激电源的控制，需要设计 一个有效的控制环路。本文将从反激电源基本原理出发，详细介绍反激电 源控制环路的设计过程。 首先，我们需要了解反激电源的基本原理。反激电源由输入电压Vin、开关管、变压器、输出电容和负载组成。工作原理是：当开关管导通时， 电流从输入电压Vin经过变压器的一侧流入负载和输出电容，此时储能； 当开关管关断时，储存的能量通过变压器的另一侧传导到输出端，输出电 压为Vo，这样实现了电能的转换。在这个过程中，控制开关管的导通和 关断时间，就可以实现对输出电压的调节。 为了实现对反激电源的控制，我们首先需要设计一个反馈回路。反馈 回路的功能是测量输出电压，产生一个误差信号，根据误差信号调整开关 管的导通时间，使输出电压稳定在设定值。一般使用光耦隔离器将输出电 压转换为电流信号，然后经过一个反相器产生一个与设定值相反的误差信号。误差信号经过一个比例放大器进行放大，控制开关管的导通时间。 反馈回路的另一个重要组成部分是输出电流保护。输出电流保护的作 用是在负载过大时，自动调整开关管的导通时间，保护开关管和变压器不 受损坏。输出电流保护通常是通过测量输出电流并与设定值进行比较来实 现的。当输出电流超过设定值时，反馈回路会产生一个错误信号，通过控 制开关管的导通时间来限制输出电流。 另外一个关键的设计是切换频率控制。切换频率是指开关管导通和关 断的频率。切换频率的选择要根据应用的需求和设计的约束来确定。通常
有两种选择：固定频率和变频。固定频率可以简化控制电路的设计，但固 定频率可能会导致开关管和变压器在工作时产生噪声。变频可以减小噪声，但会增加电路的复杂性。 最后，还需要考虑反激电源的保护机制。保护机制的设计目的是保护 电源和负载不受损害。常见的保护机制包括过压保护、过流保护、过温保 护等。这些保护机制可以通过传感器测量电压、电流和温度，并与设定值 进行比较来实现。 在进行反激电源的控制环路设计时，需要综合考虑以上几个关键因素，并根据应用的需求进行优化。具体的控制电路设计需要结合具体的元器件 和参数进行，这里无法一一进行详细的说明。但总体来说，反激电源控制 环路的设计目的是实现对输出电压的精确调节和保护功能的实现。通过合 理的设计，可以使反激电源工作稳定、高效，并符合设计要求。
基于UC3842的多端反激式开关电源的设计与实现共3篇 基于UC3842的多端反激式开关电源的设计与实现1 多端反激式开关电源是现代电子设备中广泛应用的一种电源，其特点是功率密度高、效率高、成本低，且能够适应多种电压等级的电子元器件。本文将介绍基于UC3842的多端反激式开关电源的设计与实现。 开关电源的基本原理是将来自市电的交流电转化为直流电，并通过电感和电容构成的滤波电路，提供带有稳定直流电压和电流的电源。反激式开关电源是一种常见的开关电源拓扑结构，它通过电容和电感构成的反激电路来实现AC/DC转换。 UC3842是一款常用的控制集成电路，它能够对开关管的开关频率、占空比、电压反馈等进行精确控制，以保证反激式开关电源的工作稳定性和高效性。该芯片还具备过流保护、过温保护等功能，非常适合用于电源控制电路中。 设计多端反激式开关电源的第一步是确定电路的架构和元器件。通常根据输出功率、输出电流、转换效率等因素综合考虑，选择合适的电容、电感、二极管、开关管等元器件。在此基础上，根据UC3842的控制信号要求，设计控制电路和反馈回路。 控制电路的设计是多端反激式开关电源设计的关键之一。UC3842需要提供稳定的控制信号，以保证开关管工作的可靠性和高效性。控制电路包括电流采样电路、电压采样电路等，可通过适当的电路参数设计和优化，提高控制系统的响应速度和稳定性。 反馈回路是另一重要的电路模块，它通过采集输出电压和电流信息，
实现对开关管的控制。反馈回路需要满足精度高、响应速度快的要求，以提高多端反激式开关电源的工作效率和准确性。 在确定电路架构和元器件之后，多端反激式开关电源的实现需要进行 优化和验证。这包括元器件的选型和参数设计、电路板的布局和线路 走线、电磁兼容（EMC）测试等。在实现过程中，还需要对反馈回路和 控制电路进行修整和验证，并对开关电源的电源输出特性进行测试和 分析。 总的来说，基于UC3842的多端反激式开关电源的设计和实现需要综合 考虑多种因素，包括稳定性、效率、成本等。通过合理的电路设计、 元器件选型和优化，以及反馈回路和控制电路的精细调整，可以获得 高效、稳定、成本低的多端反激式开关电源。 基于UC3842的多端反激式开关电源的设计与实现2 多端反激式开关电源是一种常见的电源类型，它能够将高电压转换为 低电压，在许多应用中都有广泛的使用。其中，UC3842是一款常见的 控制器芯片，它能够提供电源开关控制和反馈信号的处理等功能，因 此成为了多端反激式开关电源设计中的首选芯片之一。 设计过程中需要考虑的主要参数有输出电压、输出电流和电源效率等。具体的设计步骤如下： 第一步，确定输出电压和输出电流。这取决于应用的需求，需要根据 实际的使用情况来确定具体的参数。例如，对于某个应用，需要输出 12V的电压和1A的电流，那么我们就可以将这些参数作为设计的指导。 第二步，确定控制器芯片和主电路的各个元件。对于多端反激式开关 电源，需要使用开关管、变压器、大电容等元件，这些元件的选择需 要根据输出电压和电流等参数来决定。一般来说，开关管是MOSFET或IGBT，大电容则是电解电容或铝电解电容，变压器的参数需要根据输
反馈环路设计 稳定的反惯坏豁对开关电源來说是非帘W要的，如果没冇足够的相位裕反和梆值裕度,电激的动念性徒就会徇塑或丹出现输川推胡・ 卜而先介绍了控制坏滋分析里面必須川対的齐种第极点的幅频和相频特忤;然后对址和II的反懺调幣盎TL431的总税点特忤进行分析;TOPSWITCH«：市场匕广泛应用的反激式电激的褂能若比它的控制方式址比较!丄余的电用型控制，为广力便般使用者点集成了•部分补12功能浙以很多工程师不涓晰它的整个环W.MV；运用I:而的理论分析•个TOPSWITCH设计的电激，对它的环路的毎个祸分进行了解制JJ以ttTffi师更好地应用TOPSWfTCH及解浪没计中遇到的坏於何瘪 波特图址分析歼关电激押制坏滋的•个有力工J1它MjiittUSb的褊频和相频响应的计并变成简敢的加减法，持別足使用沿近线近似以后•只需耍计F 渐近线改变方向点的値. Vo 1 Vi~ l^sRC %」 增銘按・2OdB加倍频丹卜鼻，•相位近IU按《45力0侪如刃卜降.址人相移为・90。 增益按20dBA0倍频刃I：升川位近似按45710倍频艸I：升，最大总相移为90* 单零点响应: 11 R 2曲
右半平而零点: Vo $ 右半平而零点楚反懑和BOOST电路巴而待仃的现©用益按2OdB/lO倍频f¥匕升川位近似按-45W0倍频程卜降，总相移为£0。”半平面笑点址儿乎无法补偿的•做没计时尽1ft把其频率提升或降乂带宽 双极点咱应: Vo________ 1 _______ Vi 1+ s/(Oajo)+ (“仙)2 血5二肯Q=R嚼K = 5^ Q伏肚电酬的閉皈因物过了谐旅点后用益按VOdB/10倍频軒卜附相位依Q仪的不同行不同的变化卒q値越人，相位变化越剧烈准谐按点相付址•90： JR大总相移沟・180,
反馈环路设计 稳定的反馈环路对开关电源来说是非常重要的,如果没有足够的相位裕度和幅值裕度,电源的动态性能就会很差或者出现输出振荡. 下面先介绍了控制环路分析里面必须用到的各种零,极点的幅频和相频特性;然后对最常用的反馈调整器TL431的零,极点特性进行分析;TOPSWITCH 是市场上广泛应用的反激式电源的智能芯片,它的控制方式是比较复杂的电压型控制,为了方便一般使用者,部集成了一部分补偿功能,所以很多工程师不清晰它的整个环路,最后运用上面的理论分析一个TOPSWITCH设计的电源,对它的环路的每一个部分进行了解剖,可以使工程师更好地应用TOPSWITCH及解决设计中遇到的环路问题. 波特图是分析开关电源控制环路的一个有力工具,它可以使复杂的幅频和相频响应的计算变成简单的加减法,特别是使用渐近线近似以后,只需要计算渐近线改变方向点的值. 增益按-20dB/10倍频程下降, 相位近似按-45°/10倍频程下降.最大相移为-90° 增益按20dB/10倍频程上升,相位近似按45°/10倍频程上升,最大总相移为90°
右半平面零点是反激和BOOST电路里面特有的现象.增益按20dB/10倍频程上升,相位近似按-45°/10倍频程下降,总相移为-90°,右半平面零点是几乎无法补偿的,做设计时尽量把其频率提升或降低带宽 Q值是电路的品质因数,过了谐振点后,增益按-40dB/10倍频程下降, 相位依Q值的不同有不同的变化率,Q值越大,相位变化越剧烈,在谐振点相位是-90°, 最大总相移为-180°
Q值是电路的品质因数,R2是负载电阻,R1是电感的电阻,电容的ESR, 整流管阻,和代表磁心损耗和漏感损耗的合成电阻.大部分的AC/DC电源,由于损耗较高,一般Q值很难大于3. 当Q值较低时(Q<<0.5),双极点响应会退化为两个单极点响应,如上图所示. TL431用输出供电时的零,极点特性 TL431是开关电源次级反馈最常用的基准和误差放大器件,其供电方式不同对它的传递函数有很大的影响,而以前的分析资料常常忽略这一点.下面分析常见的供电和输出反馈接在一起时的传递函数.