多路输出单端反激式开关电源设计
1.确定输出电压和电流要求：首先要确定每个输出端口所需的电压和
电流。根据实际需求和应用场景确定输出要求。
2.选择开关电源IC：根据多路输出和高效能的要求，选择合适的开
关电源IC。开关电源IC能够实现高效能和多路输出的设计。根据输出要
求选择合适的IC。
3.设计适配器电路：根据所选的开关电源IC，设计适配器电路。适
配器电路是将输入电压转换为适合开关电源IC的电压。适配器电路通常
包括整流、滤波和调压等部分。
4.设计反激式变换器：反激式变换器是多路输出单端反激式开关电源
的核心部分。反激式变换器能够将适配器电路输出的电压进行变换和调节，得到不同的输出电压和电流。根据输出要求设计合适的反激式变换器。
5.设计输出电路：根据每个输出端口的电压和电流要求，设计合适的
输出电路。输出电路通常包括滤波、调压和过载保护等部分。
6.进行仿真和优化：设计完成后，进行电路仿真和优化。通过仿真可
以验证电路的正常运行和性能是否满足要求。根据仿真结果进行优化和调整。
7.制作电路原型并测试：将设计的电路制作成原型，并进行测试。测
试包括输入电压范围、输出电压和电流精度、效率和稳定性等方面的测试。总结：
农业大学 毕业论文（设计） 题目：多路输出开关电源设计 姓名： 学院： 专业： 班级： 学号： 指导教师： 年月日
毕业论文（设计）诚信声明 本人声明：所呈交的毕业论文（设计）是在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果，论文中引用他人的文献、数据、图表、资料均已作明确标注，论文中的结论和成果为本人独立完成，真实可靠，不包含他人成果及已获得农业大学或其他教育机构的学位或证书使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了意。论文（设计）作者签名：日期：年月日 毕业论文（设计）使用授权书 本毕业论文（设计）作者同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文（设计）的复印件和电子版，允许论文（设计）被查阅和借阅。本人授权农业大学可以将本毕业论文（设计）全部或部分容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本毕业论文（设计）。本人离校后发表或使用该毕业论文（设计）或与该论文（设计）直接相关的学术论文或成果时，单位署名为农业大学。 论文（设计）作者签名：日期：年月日 指导教师签名：日期：年月日 目录
摘要................................................................................................................................................................. I Abstract .............................................................................................................................................................. II 1 绪论. (1) 1.1 课题背景及意义 (1) 1.2 开关电源简介 (1) 1.3 开关电源的发展历史和发展前景 (2) 2 开关电源的工作原理及分类 (5) 2.1 开关电源的工作原理 (5) 2.2 开关电源的设计指标 (6) 2.3 开关电源的调节方式 (7) 2.4 开关电源分类 (8) 3 电路主要元器件选择 (18) 3.1 单片开关电源芯片的选取 (18) 3.2 变压器 (22) 4 开关电源电路设计 (27) 4.1 EMI滤波器设计 (27) 4.2 开关电源的高频变压器设计 (28) 4.3 保护电路和输入端整流电路设计 (31) 4.4 反馈电路设计 (34) 4.5 次级输出滤波电路和稳压电路设计 (36) 4.6 输出端稳压电路设计 (38) 5 总结 (43)
多路输出单端反激式开关电源设计 系别：电气工程与自动化 专业：电气工程及其自动化 班级： 姓名： 学号：
多路输出单端反激式开关电源设计 摘要 开关电源是一种采用PWM等技术控制的开关电路构成的电能变换装置，它广泛应用于交直流或直直流电能变换中，通常称其为开关电源（Switched Mode Power Supply-SMPS）其功率从零点几瓦到数十千瓦不等，广泛用于生活、生产、科研、军事等各个领域。开关电源因其体积小、重量轻、效率高、性能稳定等优点而逐渐取代传统的线性稳压电源，被誉为高效节能电源，现己成为稳压电源的主导产品。 本课题是设计一个通用的多路输出的反激式开关电源，电源取自220V市电。本题目设计的开关电源是采用全控型电力电子器件MOSFET作为开关，利用控制开关的导通时间来调整输出电压，主控制芯片采用UC3844实现电压电流双闭环控制，采用PC817、TL431等专用芯片以及其他的电路元件相配合作为反馈电路，使设计出的开关电源具有自动稳压功能。系统工作频率为50kHz，输出7路隔离的电压。 关键词：开关电源，反激式变换器，高频变压器，UC3844
Abstract Switching power supply using the PWM, control switch circuit of the power conversion device, it is widely used in AC to DC or DC to DC can transform, usually called the switching power supply (Switched Mode Power Supply-S MPS) power from zeroranging from a few watts to tens of kilowatts,is widely used in various fields of life, production, research, and military.The switching power supply because of its small size, light weight,high efficiency, stable performance and other advantages of gradually replacing traditional linear power supply, known as energy efficient power supply,has now become the leading product of the power supply. This project is to design a generic multi-output flyback switching power supply,power supply from the 220V mains. Switching power supply design of this topic is the use of full-controlled power electronic devices MOSFET as a switch, control switch conduction time to adjust the output voltage, the main control chip UC3844 PC817, of TL431 dedicated chipand compatible with other circuit elements as a feedback circuit,voltage and current double closed loop control,the design ofswitching power supply with automatic voltage regulation function. The systemoperating frequency 50kHZ, the output voltage of 7 road isolation. Keywords: switching power supply, flyback converter, high-frequency transformer, UC3844
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)
反激式开关电源设计 摘要：该开关电源用于变频空调控制器中，主要为控制器中的IC及继电器提供电源，为多路输出，且输出功率较小，约10W左右。由于成本及体积的限制，并且输入功率较低（小于100W）,所以本开关电源采用价格低廉、体积小的单端反激式（准谐振式）拓扑结构。单端反激式开关电源使开关电源的可靠性、纹波干扰等问题得到很大的改善，并且可以克服PWM方式对负载的瞬态响应较差和易辐射等缺点，利用高频驱动的作用，降低损耗，提高效率，减少噪声。该开关电源的主控制芯片采用NCP1200p100，使外围电路变得简单，并实现了退磁检测、过流保护、过压保护和电压反馈等功能。 关键词：单端反激，开关电源，NCP1200p100 Abstract: the switching power supply used in variable frequency air conditioner controller, mainly to provide power for the IC and relay controller, as multiple output, and the output power is small, about 10W. Due to cost and size constraints, and the input power is low (less than 100W),so the switch power supply with low price, small size of single end flyback (quasi resonant)topology. Single flyback switching power supply reliability, ripple interference of switching power supply has been greatly improved, and can be poor and radiation response to overcomedisadvantages such as PWM to load transient, high-frequency driving effect, reduce loss,improve efficiency, reduce noise. The main control chip of the switching power supply using NCP1200p100, the peripheral circuit is simple, and the realization of the demagnetization detection, overcurrent protection, overvoltage protection and voltage feedback function. Keywords: single flyback switching power supply, NCP1200p100, 一、设计目标 1.输入电压：AC198-242V 2.输出电压：DC+12V.电流0.5A； DC+15V.电流0.4A; DC+5V. 最大电流2A，最小电流0.5A。 3.效率≥80% 二.电路的整体设计
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
摘要 电子设备对电源的要求日益增高，促进了开关电源技术的不断发展。本文介绍了基于美国PI公司生产的单片开关电源芯片TOPSwitch系列设计的多输出的AC/DC开关电源。该电源性能优良，具有稳压效果好，纹波小，负载调整率高等优点．可作为电机控制的电源模块，具有很高的应用价值。 设计电路选用TOPSwitch系列芯片的TOP244Y，该芯集成了PWM控制器、MOSFET功率开关管和欠电压、过电压等保护电路，芯片的开关频率为132kHZ，最大占空比为78%。设计电路的开关电源输出功率为25W时，实现了12V/1.2A,5V/2A和30V/20mA三路直流电压输出。 论文介绍了开关电源相关内容，反激式开关电源的原理和应用技术，为电路设计提供了理论指导，并且提出了反激式开关电源的设计规划。仔细分析反激式开关电源之后，选择了电路所需的元器件的型号和参数，最终完成电路图的设计。 关键词：开关电源；反激式；多路输出；TOPSwitch-GX
Abstract Electronic devices demanded on power increasingly higher to promote the continuous development of converter technology. This paper introduced the small power multi output AC/DC converter design based on the chip of TOP-Switch produced by American company Power Integrations.This power supply has good performance such as high voltage stability,low output voltage ripple,good load adjustmentrate and so on . It can be used for motor control as a power module and has better application value. The converter design used TOP244Y as switching chip, which had PWM control circuit and power MOSFET, the chip’s switching frequency was 132 kHz, the maximum duty cycle was 78%. When the output power was 25W, switching power served three DC outputs 12V/1.2A, 5V/2A and 30V/20Ma. The paper introduced some related content about the converter and the theory and technology of fly-back converter, to provide a theoretical guidance for circuit design. And then the paper proposed a fly-back converter supply design plan. And next, I designed a fly-back switching power circuit, and selected circuit’s components and parameters. Keywords: Switching power supply；Fly-back；Multiple output；TOPSwitch-GX
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
多路输出反激式开关电源的设计作者：练新平 来源：《科技与创新》2019年第08期
摘要：多路输出反激式开关电源主要是以UC3844作为控制核心，详细设计了缓冲吸收、EMI滤波、启动与驱动、高频变压器等多种具体模块电路，并对开关电源电路参数进行优化设计，验证设计样机的合理性。 关键词：多路输出;反激式开关电源;技术参数;变压器 中图分类号：TN86 文献标识码：A DOI：10.15913/https://www.doczj.com/doc/d119180551.html,ki.kj ycx.2019.08.058 1 系统设计 l.l 电源设计 此次设计的开关电源技术参数如下：输入电压220V，输出电压+5 V/2A;+24 V/lA;±15 V/0.5A;12 V/0.2A;纹波小于l%;输出功率为52W。该开关电源应用在电机控制中。12V输出绕组为芯片UC3844供电，15V为IGBT逆变器供电，24V为继电器供电;5V绕组为输出绕组， 不仅能够稳压，还能够作为电机控制所应用的数字5V电源。其中Tl为高频变压器，该电路输
入为220V交流，在整桥整流滤波之后，在变压器输入端达到300 V直流电压。经过芯片PWM脉宽控制稳压之后，能够得到5路输出。 1.2 变压器设计 在设计开关电源时需要注重变压器设计，电源性能会直接影响变压器设计合理性。 变压器输出功率和输入功率估算方面，按照输出电压和输出电流设计大小对总输出功率进行计算，公式如下： 通常情况下，KRP数值为0.4，如果交流输入电压为230 V，则数值选取为0.6.单片反激开关电源在CCM模式下连续运行。充分考虑器件资料，则开关电源设计KRP数值选择为0.7. 确定变压器磁芯尺寸。相比于成品电感来说，磁性元件电感在设计期间需要增加气隙从而加强磁芯储存能量的能力，如果不存在气隙，磁芯在存储少量能量之后就会出现饱和。在增加气体比较大，则会相应加多匝数，从而加大绕组铜耗。其次，增加匝数会相应加大绕组占用窗口的面积。因此在实际设计期间需要考虑多种因素，利用下式进行计算： 在变压器设计期间要考虑体积和铜耗问题，因此可以将上式r值设置在0.5，代入公式中可得，磁芯尺寸在7.109 m3。 1.3 选择控制芯片 PWM控制芯片是开关电源的控制核心，此种芯片选择型式比较多，不同型式所对应的工作温度范围也不同，此次设计主要选用UC384x系列。由于单端反激结构存在变压器绕组反电动势，因此，在关断时开关管承受电压为：式（l）中：q为占空比。 1.4 控制芯片驱动电路及计算定时电阻电容 1.4.1 驱动电路 驱动电路电压为16V，在开启电源之后，经整流滤波的交流电能够获得直流电，利用电阻降压后能够为其提供电能，当电压满足16V之后，启动芯片会产生波形驱动信号，与栅极阻尼电阻进行串联。在进入正常运行状态之后，电源变压器副边绕组所产生的交流电经过整流滤处理之后能够为芯片提供电源。因此，在设计期间需要处理好芯片供电问题，对于此次所使用的芯片来说，其供电电路为：输入电压经整流处理之后会通过大阻值电阻向芯片供应电源，电源运行之后会由馈电绕组接替向芯片供电任务。在此期间为了确保芯片运行稳定，需要选择阻值适宜的电阻向芯片提供电源，芯片运行电压在13V左右，为了使其正常运行，则需要确保供电电压数值超过16V。芯片待机电流为0.5 mA，工作电流为10 mA，最大电压为36V。 1.4.2 计算定时电阻和电容
单端反激式开关电源(毕业设计). 二、单端反激式开关电源的工作原理 单端反激式开关电源的工作原理依靠开关管的开关动作来实现交流电到直流电的转换。其基本原理如下： 1、输入电压滤波 单端反激式开关电源在工作之前，必须对输入电压进行滤波，以保证输入电压的平稳、稳定。 2、交流电输入 输入电压通过电容滤波后，在交流电路中形成一定的电压波形，交流电通过变压器的原、次绕组的磁耦合作用，将输入电压变换成所需要的电压等级。本设计选择220V交流电输入，变压器原、次绕组变比为1:26。 3、整流滤波 变压器将220V交流电转换成24V直流电，然后通过扁平电容进行电压滤波，使直流电平滑化，得到更加稳定的直流电。 4、开关转换 在直流电经过扁平电容滤波后，进入开关电路，在开关电路中，开关管CD4049B作为 单向触发器，通过555定时器形成一定的工作周期，改变开关管的通断状态，使得直流电 在开关管通断状态变化的控制下，进行输出电流的调整。 5、输出变压器 通过输出变压器，将捕获后的直流电变压，以输出需要的电压级别。 三、单端反激式开关电源的电路设计 本电路设计基于CD4049B和555定时器，整体电路如下所示。 （注：图中VCC为12V直流电源） 1、输入电压滤波电路 输入电压滤波电路通过电容电感联合滤波，能够有效抑制交流电中杂波的干扰，提高 了直流电的稳定性和可靠性。本设计采用C1、L1、C2的电容电感联合滤波电路。
2、交流电输入电路 交流电输入电路采用变压器进行变压，将220V交流电输入变成24V交流电。 3、整流滤波电路 整流滤波电路主要由二极管D1、扁平电容C3组成，二极管和扁平电容组合起来，实现对变压器的24V直流电进行滤波工作。 四、单端反激式开关电源的实验结果 本设计所设计并实验验证的单端反激式开关电源，输出电压稳定在12V左右，基本符合设计要求，并成功实现正常工作。实验中，对于开关管的选择，采用MOS管比较理想，名称为FDPF33N25B。 五、结论 本文基于CD4049B和555定时器，设计了一种单端反激式开关电源方案，并在实验中验证了该设计方案的可行性，证明该方案具有开发简单、可靠的特点，可以用于一些小功率电子设备的电源供应。
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
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 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。 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，控制端最大允许电流为100 mA。 在设计时还对阈值电压采取了温度补偿措施，以消除因漏源导通电阻随温度变化而引起的漏极电流变化。当芯片结温大于135℃时,过热保护电路就输出高电平，关断输出极。此时控制电压Vc进入滞后调节模式，Vc端波形也变成幅度为4.7V～5。7V的锯齿波．若要重新启动电路,需断电后再接通电路开关，或者将Vc降至3。3V以下,再利用上电复位电路将内部触发器置零,使MOSFET恢复正常工作。 采用TOPSwitch-Ⅱ系列设计单片开关电源时所需外接元器件少,而且器件对电路板布局以及输入总线瞬变的敏感性大大减少，故设计十分方便，性能稳定,性价比更高。 对于芯片的选择主要考虑输入电压和功率。由设计要求可知,输入电压为宽范围输入，输出功率不大于10W，故选择TOP222G. 电路设计 本开关电源的原理图如图1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。
单端反激式开关电源变压器设计 首先是参数的确定。设计单端反激式开关电源变压器时，需要确定其 输入和输出电压、输出功率、工作频率等参数。根据实际应用需求和性能 要求，确定合理的参数是设计的第一步。 接下来是线圈绕制。根据确定的参数，计算出合适的线圈匝数和绕线 方法。线圈绕制时，需要注意绕线的密度均匀性和固定性，以避免绕线过 松或过紧，影响线圈的性能和寿命。 然后是磁芯选择和计算。磁芯的选择与设计密切相关，它直接影响到 电源变压器的效率、功率损耗和体积等。根据输入输出电压和功率的关系，可以选择适当的磁芯材料和规格。同时，需要根据工作频率和磁芯的特性 计算线圈的匝数和绕制方法。 绝缘和耐压设计也是单端反激式开关电源变压器设计的重要环节。电 源变压器在工作时会有高电压和高频的信号通过，因此需要进行良好的绝 缘和耐压设计。合理的绝缘材料和绝缘结构可以保证电源变压器的安全可 靠性。 在设计过程中，还需要考虑电源变压器的散热和冷却。电源变压器在 工作时会产生一定的热量，需要通过散热和冷却措施来保持合适的温度。 合适的散热风扇和散热片等可以有效地降低电源变压器的温度，提高其效 率和寿命。 最后，还需要进行电磁兼容性设计。电源变压器在工作时会产生一些 电磁干扰信号，需要采取适当的电磁屏蔽和滤波措施，以防止其对周围电 子设备和系统产生干扰。
综上所述，设计单端反激式开关电源变压器是一个比较复杂的工程，需要综合考虑各个方面的问题，并进行合理的计算和设计。只有在合理选择参数、绕制线圈、选择磁芯、考虑绝缘和耐压、散热和冷却、以及电磁兼容性等问题时进行综合考虑和设计，才能设计出高效、稳定、可靠的单端反激式开关电源变压器。
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.
分析多路输出反激式开关电源的设计
摘要：本文提出了一种采用有源箝位电路实现反激变换器软开关的工作方法。反激变换器在CCM模式下以200kHz频率工作，提供了四路输出电压（包含正电压和负电压），利用有源箝位电路回收变压器漏感能量，提高了工作效率，实现了MOS管的零电压切换，降低了电源的电磁干扰影响。 关键词：反激式；开关电源；有源箝位 中图分类号：TN86 引言：本文介绍了一种利用有源箝位电路实现70W反激式变换器的分析、设计和实现。有源箝位电路通过辅助开关、箝位电容、励磁电感和漏感，将漏感中存储的浪涌能量回收利用，提高了电源的工作效率，减小了MOS管的电压应力。 1.反激式开关电源的原理 反激变换器是低输出功率中常用的开关电源电路。与其他拓扑相比，反激式开关电源具有结构简单、元件少、体积小、成本低等优点，相比正激式开关电源少了一个大的储能滤波电感和续流二极管，被广泛应用于100W以下的应用场合，特别是多路输出场合，每路输出只需要一个二极管和电容，输出电容器直接连接到变压器的二次侧，并在MOS管关断期间充当电压源。因此，设计一个反激变换器以获得高性能、小型化的多路输出电源是非常必要的。随着开关电源功率需求提升，反激式开关电源体积增大，不利于电源的设计和运用。通过提升开关电源工作频率可减小开关电源体积，但由于反激式开关电源变压器漏感能量损耗、MOS管的硬开关导通损耗以及次级RC的能量损耗等原因使效率无法提升，器件温度过高导致频率无法提升，限制了反激式开关电源高功率应用的场合，且硬开关引起的电磁干扰问题也成为反激式开关电源的一大难题。为了克服这些缺点，降低能耗，本文设计了多路输出有源箝位反激变换器的电源拓扑结构。有源箝位电路是减小电源损耗的有效手段，它提供了回收变压器漏感能量的好处。此外，有源箝位电路提供了一种实现电源零电压开关（ZVS）和降低输出整流器di/dt的方法，这将降低开关管和整流器的开关损耗与开关噪声。[1] 2.有源箝位反激式开关电源的设计 2.1设计要素 励磁电感用L m表示，主开关S main结电容和辅助开关S aux结电容分别用C r与C q表示。辅助
SHANDONGＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ 毕业论文多路输出单端反激式开关电源设计 学院：电气与电子工程学院 专业：电气工程及其自动化 学生姓名： 学号： 指导教师： 2012年6月
摘要 开关电源是一种采用PWM等技术控制的开关电路构成的电能变换装置，它广泛应用于交直流或直直流电能变换中，通常称其为开关电源（Switched Mode Power Supply-SMPS）其功率从零点几瓦到数十千瓦不等，广泛用于生活、生产、科研、军事等各个领域。开关电源因其体积小、重量轻、效率高、性能稳定等优点而逐渐取代传统的线性稳压电源，被誉为高效节能电源，现己成为稳压电源的主导产品。 本课题是设计一个通用的多路输出的反激式开关电源，电源取自220V 市电。本题目设计的开关电源是采用全控型电力电子器件MOSFET作为开关，利用控制开关的导通时间来调整输出电压，主控制芯片采用UC3844实现电压电流双闭环控制，采用PC817、TL431等专用芯片以及其他的电路元件相配合作为反馈电路，使设计出的开关电源具有自动稳压功能。系统工作频率为50kHz，输出7路隔离的电压。 关键词：开关电源，反激式变换器，高频变压器，UC3844
Abstract Switching power supply using the PWM, control switch circuit of the power conversion device, it is widely used in AC to DC or DC to DC can transform, usually called the switching power supply (Switched Mode Power Supply-S MPS) power from zeroranging from a few watts to tens of kilowatts,is widely used in various fields of life, production, research, and military.The switching power supply because of its small size, light weight,high efficiency, stable performance and other advantages of gradually replacing traditional linear power supply, known as energy efficient power supply,has now become the leading product of the power supply. This project is to design a generic multi-output flyback switching power supply,power supply from the 220V mains. Switching power supply design of this topic is the use of full-controlled power electronic devices MOSFET as a switch, control switch conduction time to adjust the output voltage, the main control chip UC3844 PC817, of TL431 dedicated chipand compatible with other circuit elements as a feedback circuit,voltage and current double closed loop control,the design ofswitching power supply with automatic voltage regulation function. The systemoperating frequency 50kHZ, the output voltage of 7 road isolation. Keywords:switching power supply, flyback converter, high-frequency transformer, UC3844