准谐振Flyback开关电源的设计.Stamped

准谐振开关电源的设计1.引言准谐振开关电源是一种采用谐振电路来驱动开关管的电源设计。

通过控制开关管的导通时间和关断时间，实现谐振振荡，从而提供稳定的输出电压。

准谐振开关电源具有高效率、高稳定性、小体积等优点，在各种应用中得到广泛应用。

2.设计原理3.主要电路设计a.输入滤波电路输入滤波电路主要用于抑制电源噪声和滤波杂波，确保输入电源的稳定性。

一般采用电容器和电感器的组合来实现。

b.整流电路整流电路用于将交流电源转换为脉冲直流电压。

常用的整流电路包括单相全波整流电路和三相桥式整流电路。

c.谐振电路谐振电路是准谐振开关电源的核心部分，通过合理的选择谐振频率和谐振元件的参数来实现输出电压的稳定调节。

谐振电路常采用LC谐振电路，谐振元件主要由电感器和电容器组成。

d.输出滤波电路输出滤波电路主要用于去除输出电压中的纹波和杂波，确保输出电压的稳定性。

一般采用电容器和电感器的组合来实现。

4.设计要点a.合理选择谐振频率和谐振元件的参数，确保谐振电路的稳定性和输出电压的精度。

b.控制开关管的导通时间和关断时间，确保开关管工作在合适的状态，减小功耗和热损耗。

c.使用高效率的开关管和电源管理芯片，提高整体电源的转换效率。

d.使用合适的散热装置和温度感知器，确保电源的散热性能和稳定性。

e.遵循安全设计原则，采取必要的保护措施，确保电源的可靠性和使用者的安全。

5.结论准谐振开关电源是一种高效、稳定的电源设计，能够提供稳定的直流电压输出。

设计时需要合理选择谐振频率和谐振元件的参数，并控制开关管的导通时间和关断时间。

此外，合理选择开关管和电源管理芯片，使用合适的散热装置和温度感知器，严格遵循安全设计原则也是必要的。

准谐振开关电源的设计需要综合考虑电路原理、元器件选择、热设计和安全设计等因素，才能获得稳定、可靠的电源设计。

反激式开关电源准谐振变换的实现
准谐振变换的基本原理是通过控制开关管的导通和截止，使得电感和
电容在谐振频率上发生能量交换，从而实现对输入电源的变换。

其工作周
期分为两个状态，分别是开关导通状态和开关截止状态。

在开关导通状态下，开关管导通，输入电源的电流通过开关管和电感
流入负载。

此时，谐振电容的电压为零。

当电流达到峰值时，开关管截止。

在开关截止状态下，开关管截止，负载和电感之间形成了一条环路。

电感和谐振电容开始发生交换能量，将负载能量储存到电感中，谐振电容
的电压开始增加。

为了实现准谐振变换，需要考虑谐振频率的选择和谐振网络的设计。

谐振频率的选择取决于输入电压和输出电压的比例关系。

谐振网络的设计
主要包括谐振电感、谐振电容和开关管的选择。

在实际应用中，准谐振变换可以实现高效率、小体积的电源变换。

与
传统的开关电源相比，准谐振变换具有以下特点：
1.高效率：准谐振变换可以实现高达95%以上的转换效率，减少能量
损耗，提高能源利用率。

2.小体积：准谐振变换可以采用高频开关管，减小变压器和谐振元件
的尺寸，使整个电路体积更小。

3.稳定性好：准谐振变换通过控制开关管的导通和截止，使得能量交
换在谐振频率上发生，输出电压较为稳定。

4.输入电流波形好:准谐振变换在输入电流波形上具有较低的峰值和
谐振频率，减小了对输入电源的干扰。

总之，反激式开关电源准谐振变换通过谐振网络的设计和控制实现对输入电源的变换，具有高效率、小体积和稳定性好的特点。

它在电源变换领域有着广泛的应用前景。

课程名称：开关电源设指导老师：成绩：实验名称：反激电路设计实验类型：同组学生姓名：一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填）三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填）七、讨论、心得一、实验要求1.使用芯片：UC3844；2.输入要求：单相AC85V～230V；3.输出电压：两路输出，纹波峰峰值以及稳压精度小于额定电压的5％；4.工作模式：自选，如CCM或者DCM；5.控制模式：电流控制模式，DCM或CCM均可。

6.功率要求：小于20瓦二、实验仪器清单1.单相调压器2.电烙铁3.工具（套）4.双踪示波器5.万用表6.电感测量仪7.实验所需主要元器件8.通用印刷电路板9.EI28磁芯及配套骨架10.功率MOSFET11.PWM控制芯片UC3844三、反激电路的工作原理A.理想反激变换器工作原理反激电路在开关管导通时，变压器储存能量，负载电流由输出滤波电容提供；开关管关断时，变压器将储存的能量传送到负载和输出滤波电容，以补偿电容单独提供负载电流时消耗的能量。

图1 图2Q1导通时，所有绕组同名端的电压相对于异名端为负；输出整流管D1、D2反偏，C1、C0单独向负载供电。

C1、C0容量的选择应保证提供负载电流的同时能满足输出电压纹波和压降的要求。

Q1导通期间，Np的电压恒定，其电流线性上升，斜率为di/dt=(Vdc-1)/Lp其中，Lp是初级励磁电感。

在导通结束之前，初级电流上升达到Ip=(Vdc-1)Ton/Lp 变压器储能为E=L P×(I P)22Q1关断时，励磁电感的电流使各绕组反向，设此时次级只有一个主次级绕组Nm，无其他辅助绕组。

则由于电感电流不能突变，在Q1关断瞬间，变压器次级电流幅值为I g=I p×(N1 N2 )几个开关周期之后，次级直流电压上升到Vom。

Q1关断时，Nm同名端电压为正，电流从该端输出并线性下降，斜率为dIs dt=V om/L s⁄。

准谐振反激式电源设计之探讨
准谐振反激式电源基于开关电源的工作原理，通过变换器来将输入电
压转换为所需的输出电压。

与传统的开关电源相比，准谐振反激式电源采
用了谐振技术，能够使开关管的开关损耗降低并提高转换效率。

同时，准
谐振反激式电源在输出电压波形方面更接近理想正弦波，减小了输出电压
的谐波含量。

在准谐振反激式电源的设计中，选择关键元件是非常重要的。

首先是
选取合适的开关管，一般采用功率MOSFET管。

这些MOSFET管具有较低的
导通压降和开通失真，能够提高电源的效率和稳定性。

其次是选取合适的
谐振电感和谐振电容，这些元件的选取需要考虑到工作频率、输出功率和
电源的效率等因素。

除了关键元件的选择，准谐振反激式电源的设计流程也是十分重要的。

设计流程一般包括以下几个步骤：确定输出电压和输出功率的要求，计算
开关管和谐振元件的参数，进行电路拓扑结构的选择，进行电路仿真和优化，最后进行实际电路的搭建和测试。

在进行电路仿真和优化时，可以使用一些专业的电路仿真软件，如PSPICE或SIMPLIS等。

通过仿真可以得到电路的工作性能参数，对电路
进行优化和调整。

在电路搭建和测试时，可以使用示波器、电压表等仪器
来检测电路的工作情况和性能。

总之，准谐振反激式电源是一种非常重要的开关电源模式。

在设计准
谐振反激式电源时，需要选择合适的关键元件，并进行电路仿真和优化。

只有经过严谨的设计流程和实际验证，才能得到高效、稳定的电源系统。

准谐振反激式开关电源设计作者：李惺靳丽钱跃国李向锋来源：《现代电子技术》2013年第21期摘要：设计了一种基于UCC28600控制器的准谐振反激式开关电源电路，分析了准谐振反激式开关电源的工作原理及实现方式，给出了电路及参数设计和选择过程，以及实际工作开关波形。

实验证明，准谐振反激式开关电源具有输入电压范围宽、转换效率高、低EMI、工作稳定可靠的特点。

准谐振技术降低了MOSFET的开关损耗，提高产品可靠性。

此外，更软的开关改善了电源的EMI特性，允许设计人员减少滤波器的数目，降低了产品成本。

关键词：准谐振；反激； CRM； DCM； FFM； UCC28600中图分类号： TN710⁃34 文献标识码： A 文章编号： 1004⁃373X（2013）21⁃0148⁃04准谐振转换是十分成熟的技术，广泛用于消费产品的电源设计中。

新型的绿色电源系列控制器实现低至150 mW的典型超低待机功耗。

本文将阐述准谐振反激式转换器是如何提高电源效率以及如何用UCC28600设计准谐振电源。

1 常规的硬开关反激电路图1所示为常规的硬开关反激式转换器电路。

这种不连续模式反激式转换器（DCM）一个工作周期分为三个工作区间：（[t0～][t1]）为变压器向负载提供能量阶段，此时输出二极管导通，变压器初级的电流通过Np：Ns的耦合流向输出负载，逐渐减小；MOSFET电压由三部分叠加而成：输入直流电压[VDC、]输出反射电压[VFB、]漏感电压[VLK。

]到[t1]时刻，输出二极管电流减小到0，此时变压器的初级电感和和寄生电容构成一个弱阻尼的谐振电路，周期为2π[LC]。

在停滞区间（[t1～][t2]），寄生电容上的电压会随振荡而变化，但始终具有相当大的数值。

当下一个周期[t2]节点，MOSFET 导通时间开始时，寄生电容（[COSS]和[CW]）上电荷会通过MOSFET放电，产生很大的电流尖峰。

由于这个电流出现时MOSFET存在一个很大的电压，该电流尖峰因此会做成开关损耗。

摘要本文介绍了目前开关电源领域的发展概况，和典型开关电源主电路的拓扑结构。

分析了存在于开关电源中的影响电源效率的因素，提出了当今高效率功率变换要解决的问题，那就是开关管的开关损耗问题，分析了一种提高开关电源效率的实现方法----准谐振开关电源。

论文针对主电路中各主要元件参数进行了具体计算。

确定各分电路和所选元器件。

在控制电路设计中，经过综合比对选用开关电源专用芯片UC3867作为主要控制芯片，结合信号检测技术，设计具有完善控制和保护功能的电源系统，开关电源的效率达到85%以上。

关键词变换器软开关效率AbstractThe current development of switching power supply field is introduced. And various topology structures of main circuits of Switch power supply(SPS). Ingredients that affect the efficiency of SMPS are analized. Major problems that need to be solved in high efficiency power convert are put forward, include loss of switch, loss while switching on and etc. High efficiency power convert idea is put forward: quasi- resonant switching power supply.the parameters of main components of main circuit are computed. Determine the sub-circuit and the selected components. At the same time, it points out the key factors. After comprehensive comparison,UC3867 chip is selected as the main control chip in designing of control circuit. The technology of detection is combined to compose the power supply system, which designs the perfect control and protection function.The efficiency of switching power supply is more than 85%.Keywords:converter soft switching technology efficiency目录1 绪论 (1)1.1引言 (1)1.2选题的目的和意义 (2)1.3课题可行性分析 (3)2 开关电源 (4)2.1开关电源的种类及特点 (4)2.2开关电源的效率分析 (14)3 电路设计 (16)3.1软开关电路的种类、特点 (16)3.2软开关电路的选用原则 (19)4 准谐振开关电源的设计 (22)4.1主电路的设计 (22)4.2软开关的设计 (24)4.3控制电路的设计 (27)4.4交流滤波整流输入的设计 (34)5 结论 (37)参考文献 (38)致谢 (39)附录一控制电路图 (40)附录二原理图总图 (41)1 绪论1.1引言随着电力电子技术的告诉发展，电力电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切，而电子设备都离不开可靠的电源，进入80年代计算机电源全面实现了开关电源化，率先完成计算机的电源换代，进入90年代开关电源相继进入各种电子、电器设备领域，程控交换机、通讯、电子检测设备控制设备等都已广泛地使用了开关电源，正是由于开关电源的广泛应用和普及，使开关电源技术得到迅速发展。

确定准谐振反激式变换器主要设计参数的实用方法确定准谐振反激式变换器主要设计参数的实用方法准谐振反激式变换器(Flyback Converter)由于能够实现零电压开通，减少了开关损耗，降低了EMI噪声，因此越来越受到电源设计者的关注。

但是由于它是工作在变频模式，因此导致诸多设计参数的不确定性。

如何确定它的工作参数，成为设计这种变换器的关键，本文给出了一种较为实用的确定方法。

近年来，一些著名的国际芯片供应商陆续推出了准谐振反激式变换器的控制IC，例如安森美的NCP1207、IR公司的IRIS40XX系列、飞利浦的TEA162X系列以及意法半导体的L6565等。

正如这些公司宣传的那样，在传统的反激式变换器当中加入准谐振技术，既可以实现开关管的零电压开通，从而提高了效率、减少了EMI噪声，同时又保留了反激式变换器所固有的成本低廉、结构简单、易于实现多路输出等优点。

因此，准谐振反激式变换器在低功率场合具有广阔的应用前景。

但是，由于这种变换器的工作频率会随着输入电压及负载的变化而变化，这就给设计工作(特别是变压器的设计)造成一些困难。

本文将从工作频率入手，详细阐述如何确定准谐振反激式变换器的几个主要设计参数：最低工作频率、变压器初级电感量、折射电压、初级绕组的峰值电流等。

图1是准谐振反激式变换器的原理图。

其中：L P为初级绕组电感量，L LEAK为初级绕组漏感量，R P是初级绕组的电阻，C P是谐振电容。

由图1可见，准谐振反激式变换器与传统的反激式变换器的原理图基本一样，区别在于开关管的导通时刻不一样。

图2是工作在断续模式的传统反激式变换器的开关管漏源极间电压V DS的波形图。

这里V IN是输入电压，V OR为次级到初级图1：准谐振反激式变换器原理图。

的折射电压。

由图2可见，当副边绕组中的能量释放完毕之后(即变压器磁通完全复位)，在开关管的漏极出现正弦波振荡电压，振荡频率由L P、C P 决定，衰减因子由R P决定。

flyback电源设计全套理论与计算!
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1.开关电源基本工作原理
1 开关电源的基本构成
图1.1 为开关电源电路的基本构成，它包括整流滤波电路，DC-DC 控制器，开关占空比控制器及取样比较电路等模块。

图1.1 开关电源的基本构成
2 开关电源常用的拓扑结构分析
作为电源设计的核心组件,可靠性升级的基础,轻薄小型化的关键,电磁兼容性的保障的DC-DC 直流变换电路,引导着开关电源设计的方向,从本质上来说绝大部分开关控制器都具有常规的几种拓扑结构。

其有两种基本的类型：非隔离型和隔离型。

2.1 降压型
降压型又称为BUCK 控制器，图1.2 为其典型电路结构。

图1.2 降压型典型电路结构
基本工作原理:当开关管导通(Ton)时,电感L 将能量以磁场的形式储存起来。

随着电源电压Vin 对电感L 的充电，L 电流IL 对输出电容CO 充电，并提供负载电流Io，VD 被反向偏置而截止。

当开关管截止(Toff)时，L 中消失的磁场使其极性颠倒VD 加正向偏压而导通，L 和CO 在Toff 提供负载电流Io。

输出电压：
图1.3 为降压型电路的二极管电压和电感电流的波形如下。

图1.3 降压型电路的二极管电压和电感电流波形
2.2 升压型
升压型又称为BOOST 控制器，图1.4 为其典型电路结构。

谐振式开关电源电路图大全（准谐振反激式电源滤波器开关电源）谐振式开关电源电路图（一）谐振式开关电源电路图（二）准谐振反激式开关电源原理分析准谐振反激式开关电源基本原理和等效原理图如图1、2所示。

其中Lm为原边励磁电感，Lk为原边漏感。

电容Cd包括主开关管Q的输出电容Coss，变压器的匝间电容以及电路中的其他一些杂散电容。

Rp为初级绕组的寄生电阻，包括变压器原边绕组的电阻，铜线的高频趋肤效应、磁材料的损耗以及辐射效应的等效电阻。

准谐振反激式开关电源工作在DCM或CRCM状态，副边二极管电流下降到零之后，电容Cd，原边电感Lp=Lm+Lk以及电阻Rp构成一个RLC谐振电路，主开关管Q两端电压Vds将产生振荡。

传统的反激式开关电源主开关管可能Vds振荡波形任一点处开通，视负载情况而定。

而准谐振反激式开关电源，不管负载情况如何，总是在当检测到Vds波形振荡到谷底时，控制器控制主开关管Q开通，降低主开关管Q的开通损耗，同时使得输出电容Cd上的能量损耗达到最小，波形图如图3所示。

图3准谐振模式的实现准谐振模式实现的具体电路如图4、5所示，辅助绕组电压检测信号与控制芯片的7脚相连。

在开关关断期间，如果检测7脚电压偏低及处于振荡的波谷时，通过芯片内部三个比较器，使得芯片内部的QR_DONE信号由0变为1，从而影响芯片内部的振荡器，开启下一周期。

谐振式开关电源电路图（三）准谐振电路分为零电压和零电流模式，理论上也有很多方法能实现准谐振变换，但是由于涉及到比较高的电压，很多方法并不适用于无输入变压器的所谓离线开关电源。

离开实际的电路很难讨论准谐振的原理，我们首先分析一下常见的反激式开关电源工作过程，然后探讨在反激式开关电源中引入零电压ZVC准谐振的方法。

如图2所示为反激式开关电源的基本电路原理图。

VT为开关管，T为高频变压器，D1为整流管，Vin为输入的直流电压，经初级绕组LP加到开关管的漏极（集电极），假定负载二极管为理想的开关。

准谐振反激变换器设计一、拓扑结构选择在准谐振反激变换器设计中，首先需要选择合适的拓扑结构。

常见的反激变换器拓扑包括单端正激、单端反激、双端反激等。

根据实际需求，选择具有所需特性的拓扑结构，如输入输出电压范围、功率等级等。

二、工作原理分析准谐振反激变换器的工作原理是利用磁性元件的储能特性，在开关管导通期间将电能转换为磁能存储在磁芯中，并在开关管截止期间释放磁能转换为电能供给负载。

通过控制开关管的导通与截止时间，实现输入输出电压的转换。

三、输入输出电压范围确定输入输出电压范围是准谐振反激变换器设计的重要步骤。

根据实际应用需求，选择合适的输入输出电压范围。

同时，需要考虑电压调整率和负载调整率等性能指标，以确保变换器的稳定运行。

四、开关频率与磁性元件选择开关频率的选择对准谐振反激变换器的性能具有重要影响。

较高的开关频率可以减小磁性元件的体积，但会增加开关损耗和散热难度。

因此，需要根据实际需求和散热条件，选择合适的开关频率。

同时，需要选择合适的磁性元件，如变压器、电感器等，以满足设计要求。

五、准谐振条件确定准谐振条件是准谐振反激变换器设计的关键参数。

通过调整开关管的导通与截止时间，使开关管在电压或电流达到谐振点附近时进行切换，实现高效的能量传输。

准谐振条件的确定需要考虑磁性元件的参数、输入输出电压和负载条件等因素。

六、驱动与控制电路设计驱动与控制电路是准谐振反激变换器的核心部分。

根据所选的开关管类型和驱动要求，设计合适的驱动电路和控制电路。

驱动电路应提供足够的驱动电流和电压，以满足开关管的驱动需求。

控制电路应实现所需的控制逻辑和保护功能，以确保变换器的稳定运行。

七、热设计与安全工作区考虑热设计是准谐振反激变换器设计中不可忽视的环节。

由于变换器在运行过程中会产生热量，因此需要采取有效的散热措施，如自然散热、强制散热等，以防止过热导致性能下降或损坏。

同时，需要考虑安全工作区，确保变换器在安全条件下工作。

八、电磁兼容性与可靠性评估电磁兼容性是准谐振反激变换器设计中需要考虑的重要因素。

电气传动2024年第54卷第1期ELECTRIC DRIVE 2024Vol.54No.1摘要：设计了一台65W 输出的准谐振反激变换器（QR -Flyback ）。

分析了QR -Flyback 的谷底开通原理与开关损耗减小机制，对比了系统在不同工况下的频率特点与损耗特征，总结了变频控制的优势与不足。

结合NCP1380控制器的跳频控制功能，对系统各部分的硬件电路参数进行详细设计，有效提升了整机效率。

最后，通过仿真和实验验证了理论分析与参数设计的可行性。

关键词：准谐振反激变换器；谷底开通；跳频控制中图分类号：TM923文献标识码：ADOI ：10.19457/j.1001-2095.dqcd24545Analysis and Design of Quasi -resonant Flyback Converter WU Qing ，AN Shaoliang ，XU Yixuan ，DONG Songsong（School of Electrical Engineering ，Xi'an University of Technology ，Xi ’an 710000，Shaanxi ，China ）Abstract:A quasi-resonant Flyback （QR-Flyback ）converter with 65W output was designed.The valley switching principle and the switching loss reduction mechanism of QR-Flyback were analyzed ，the frequency and loss characteristics of the system under different working conditions were compared ，and the advantages and disadvantages of frequency conversion control were bined with the frequency hopping control function of the NCP1380controller ，the hardware circuit parameters of each part of the system were designed and the efficiency of the system was effectively improved.Finally ，the feasibility of theoretical analysis and parameter design were verified by simulation and experiment.Key words:quasi-resonant Flyback （QR-Flyback ）；valley switching ；frequency hopping control作者简介：吴庆（1999—），女，硕士研究生，Email ：*****************准谐振Flyback 变换器分析与设计吴庆，安少亮，徐义轩，董松松（西安理工大学电气工程学院，陕西西安710000）随着移动互联网的普及，各种电子设备层出不穷，其供电电源的需求也在不断上升，而反激变换器（Flyback ）因其结构简单且可提供电气隔离的特点，在此类小功率场合获得了广泛应用。