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反激式开关电源的设计计算首先，需要明确设计参数：1. 输入电压（Vin）：反激式开关电源的输入电压一般为交流电网的标称电压，如220V或110V。
2. 输出电压（Vout）：反激式开关电源的输出电压需要满足目标设备的需求，例如5V、12V等。
3. 输出功率（Pout）：反激式开关电源的输出功率是根据目标设备的功率需求确定的，一般以瓦（W）为单位。
4. 开关频率（fsw）：反激式开关电源的开关频率一般在10kHz到100kHz之间，根据具体需求和性能要求确定。
设计步骤如下：1.计算电流和电压波形：根据输出功率和输出电压，可以计算出输出电流：Iout = Pout / Vout。
同时，可以根据输入和输出的电压波形关系，使用变压器的变比关系计算输入电流波形。
2.选择开关元件：根据开关频率和输出功率，可以选择合适的功率场效应管（MOSFET）作为开关元件。
选择时需要考虑开关速度、导通和截止损耗等因素。
3.选择变压器：根据输入和输出电压的变比，可以选择合适的变压器。
变压器的选择需要考虑输入输出功率、开关频率、能量传输效率等因素。
4.计算电感和电容：通过计算电流波形和电压波形的变化率，可以确定所需的输入和输出电感。
同时，通过计算输出电压的纹波和电流的纹波，可以选择合适的输出电容。
5.设计控制电路：根据输入和输出电压、开关频率以及开关元件的特性，设计合适的控制电路。
常见的控制方案有可变频率、可变占空比等，需要根据具体需求确定。
6.完善保护电路：7.电路仿真和优化：通过电路仿真软件可以对设计的开关电源进行仿真，并对效果进行优化，如进一步降低纹波、提高效率等。
以上是基于反激式开关电源的设计计算的基本步骤，实际设计中还需要考虑其他因素，如电源的稳定性、EMI（电磁干扰）等。
设计计算的具体细节和参数计算可以根据具体的需求和设备要求进行调整和优化。
一步一步精通单端反激式开关电源设计目录■系统应用需求 (3)■步骤1_确定应用需求 (3)■步骤2_根据应用需求选择反馈电路和偏置电压VB (4)■步骤3_确定最小和最大直流输入电压VMIN和VMAX，并基于输入电压和PO选择输入存储电容CIN的容量 (6)3.1、选择输入存储电容CIN的容量 (6)3.2、确定最小和最大直流输入电压VMIN和VMAX (8)■步骤4_输入整流桥的选择 (9)■步骤5_确定发射的输出电压VOR以及钳位稳压管电压VCLO (10)■步骤6_对应相应的工作模式及电流波形设定电流波形参数KP：当KP≤1时，KP=KRP;当KP≥1时，KP=KDP (14)■步骤7_根据VMIN和VOR确定DMAX (15)■步骤8_计算初级峰值电流IP、输入平均电流IAVG和初级RMS电流IRMS (16)■步骤9_基于AC输入电压，VO、PO以及效率选定MOS管芯片 (17)■步骤10_设定外部限流点降低的ILIMIT降低因数KI (17)■步骤11_通过IP和ILIMIT的比较验证MOS芯片选择的正确性 (17)■步骤12_计算功率开关管热阻选择散热片验证MOS芯片选择的正确性 (17)■步骤13_计算初级电感量LP (18)■步骤14_选择磁芯和骨架，再从磁芯和骨架的数据手册中得到AA，AA，AA，和BW的参考值 (18)■步骤15_设定初级绕组的层数L以及次级绕组圈数AA（可能需要经过迭代的过程） (24)■步骤16_计算次级绕组圈数AA以及偏置绕组圈数AA (25)■步骤17_确定初级绕组线径参数OD、DIA、AWG (25)■步骤18_步骤23-检查AA、AAA以及AA。
如果有必要可以通过改变L、AA或AA或磁芯/骨架的方法对其进行迭代，知道满足规定的范围 (25)■步骤24 –确认AA≤4200高斯。
如有必要，减小限流点降低因数AA (26)■步骤25 –计算次级峰值电流AAA (26)■步骤26 –计算次级RMS电流AAAAA (26)■步骤27 –确定次级绕组线径参数AA A、AAA A、AAA A (26)■步骤28 –确定输出电容的纹波电流AAAAAAA (27)■步骤29 –确定次级及偏置绕组的最大峰值反向电压AAAA,AAAA (27)■步骤30 –参照表8，基于VOR及输出类型选择初级钳位电路中使用的钳位稳压管以及阻断二极管 (27)■步骤31 –根据表9选择输出整流管 (28)■步骤32 –输出电容的选择 (28)■步骤33 –后级滤波器电感L和电容C的选择 (29)■步骤34 –从表10选择偏置绕组的整流管 (29)■步骤35 –偏置绕组电容的选择 (29)■步骤36 –控制极引脚电容及串联电阻的选择 (29)■步骤37 –根据图3、4、5及6中所示的参考反馈电路的类型，选用相应的反馈电路元件 (29)■步骤38 –环路动态补偿设计 (30)■系统应用需求交流输入最小电压：VACMIN，单位V交流输入最大电压：VACMAX，单位V交流输入电压频率：FL，单位HZ开关频率：FS，单位KHZ输出电压：Vo，单位V输出电流：IO，单位A电源效率：η负载调整率：SI损耗分配因子：Z空载功率损耗：P_NO_LOAD，单位MW输出纹波电压：VRIPPLE，单位MV■步骤1_确定应用需求●交流输入最小电压：VACMIN●●交流输入电压频率：FL50HZ或者60HZ，详见世界电网频率表。
2013年第09期反激式开关电源的电路设计与参数计算陈建林王冬剑刘江南(中国电子科技集团公司第三十六研究所浙江嘉兴314033Circuit Design and Parameter Calculation of Flyback Switching Power SupplyCHEN Jian-linWANG Dong-jianLIU Jiang-nan(The 36th Institute of China Electronics Technology Group Corporation,Jiaxing Zhejiang 314033,China【摘要】反激式开关电源以其简单、轻巧、实用等特性,在工程技术中得到广泛应用。
本文在简要介绍开关电源拓扑结构的基础上,详细分析脉冲变压器的参数设计和MOS 管的选型要求,同时介绍控制回路和吸收电路的参数计算,并对设计方案进行实验验证。
结果表明,所设计的反激式开关电源性能稳定、可靠性高。
【关键词】反激;开关电源;脉冲变压器;吸收电路ABSTRACT:Due to the characteristic of simple,legerity and utility,flyback switching power supply is widely used in engineering.This text firstly introduces the topology of switching power supply briefly,then analyses parameter design of pulse transformer and performance requirement of MOSFET in detail,parameter design of control and absorber circuit are also introduced.Experiment results indicate that flyback switching power supply designed in this text is stable and reliable.Keywords:Flyback;Switching Power Supply;Pulse Transformer;Absorber Circuit 引言开关电源具有效率高、体积小、重量轻等特点,成为稳压电源的重要发展方向之一,获得日益广泛的应用。
UC3842反激式开关电源环路补偿计算书一、介绍1.1 UC3842简介UC3842是一款具有反激式开关电源功能的控制IC，它被广泛应用于交换电源、逆变器和其他开关电源中。
UC3842具有工作频率可调的特点，典型应用中通常工作在50kHz至500kHz的范围内。
它内部集成有高压开关管，用于控制开关管的导通和关断，从而实现输出电压的稳定控制。
1.2 反激式开关电源环路补偿的重要性反激式开关电源的环路补偿是影响其稳定性和性能的关键因素之一。
正确的环路补偿设计可以有效地提高电源的动态响应和稳态精度，在保证系统稳定性的还能够提高系统的动态性能和抗干扰能力。
进行反激式开关电源环路补偿的计算十分重要。
二、环路补偿计算2.1 反激式开关电源的环路补偿原理反激式开关电源的环路补偿主要通过在控制回路中引入补偿网络来实现。
在设计中需要考虑控制回路的开环增益、相位裕度、带宽等参数，以及输出环路特性和负载特性等因素。
通常使用频率补偿网络和振荡器来实现环路补偿。
2.2 环路补偿计算步骤进行环路补偿计算时，需要依次进行以下步骤：步骤一：根据设计要求确定系统的带宽和相位裕度。
步骤二：选择合适的频率补偿网络和振荡器。
步骤三：计算补偿网络的元件参数。
步骤四：进行仿真验证和实际电路测试。
三、计算实例3.1 设计要求假设需要设计一个输出电压为12V、输出电流为2A的反激式开关电源，工作频率为100kHz。
系统要求带anWh (abolt-Var) 。
宽3dB，相位裕度为45°。
现进行环路补偿的计算和元件选择。
3.2 计算过程步骤一：根据设计要求计算系统的带宽和相位裕度。
设计带宽=100kHz，相位裕度=45°。
步骤二：选择频率补偿网络和振荡器。
选择一个合适的频率补偿网络和振荡器，比如R-C振荡器和阻容型频率补偿网络。
步骤三：计算补偿网络的元件参数。
根据选择的频率补偿网络，计算出所需的元件参数。
步骤四：进行仿真验证和实际电路测试。
辅助电源单板硬件详细设计项目名称：NXm150KVAUPS项目编号：7704929_____ 审核(项目经理)：__________日期：__________ 批准(开发经理)：__________日期：__________更改信息登记表单板设计项目总目录(没有涉及的部分就不出现)摘要：（简述本单板对应的整机及在整机中的作用）辅助电源为一反激式DC/DC变换器，为整机提供工作电源。
关键词：辅助电源、反激变换UHRF3S67M3单板原理图项目名称：NXm150KVAUPS项目编号：7704929_____ 拟制：------------------------日期：-------------------- 审核：------------------------日期：--------------------辅助电源共有2级变换，均为反激变换器，前级取电自机器母线电压，输出24V供给驱动板、风扇调速电路、监控板。
后级变换器的输入为前级变换器输出的+24V，输出＋15V、-15V供给检测板、DSP板，由于采用了＋24VBUS母线，当单块辅助电源板的前级没有输入时，后级变换器能够从+24 BUS上取电，从而产生＋15V、—15V供给本机的检测板及DSP板工作。
3.电路原理图辅助电源单板设计计算书项目名称：NXm150KVAUPS 项目编号：7704929_____ 拟制：------------------------日期：-------------------- 审核：------------------------日期：--------------------关键词：反激变换器摘 要： 一、设计遵从的规范、标准或依据□ Rank Mount 规格书□ Rank Mount 总体设计方案 □ S0A03<器件选用规范>二、单板技术条件( 即本功能电路的设计指标，输入条件，输出条件，实现的主要目的) 电路设计指标： 工作频率：120K Hz电路拓扑结构采用两级反激式变换器，以较低的成本实现多路输出，工作方式随负载条件变化。
输出电压等级：+24V/+15V/-15V （1）输入电压范围：直流：120VDC ~500VDC （2）功率需求： 额定功率：三、电路原理介绍前级变换借用了一次电源的设计方案，将正负母线两个输入绕组耦合在一个变压器上，通过变压器的耦合效果实现正负母线电压平衡的效果。
具体分析如下。
-BUS D1N1、N2两个绕组匝数相等，同名端如图所示。
因此两绕组两端感应电压始终大小相等、方向相同。
当输入正母线电压V+>V-时，N2绕组感应出的电压使得N2绕组向负母线进行充电，提升负母线电压水平，从而达到使正负母线电压达到平衡，当V ＋<V-时也是同样的道理。
四、计算说明书设定最低工作电压为90V ，但是此电压水平下系统仅需提供25W+5W+25W ＝55W 的功率，供给监控板、检测板及控制板。
考虑裕量，以90V 时输出功率60W 计算。
但是后级变换器输出功率保持不变。
1. 后变换器的变压器计算及功率器件选择 （1）磁芯的选择：后级变换器工作频率f ＝120k,设变压器绕组电流密度2/500cm A J =，窗口利用系数 3.0=o k （考虑到采用EER 磁性具有较大的窗口面积），则所选变压器窗口面积与有效截面积乘积44433310331.01.010*******.075.010000304.1100004.1mm cm cm B Jf k P A A o o e w ==⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=∆⨯=η 对照磁芯规格书，选择EE25磁芯，其28.44mm A e =，24.79mm A w =，412.35574.798.44mm A A w e =⨯=设定最大占空比D ＝0.4，初级绕组匝数 1210120108.4415.04.02436=⨯⨯⨯⨯⨯=∆=-e on in P BA t U N （匝）取Np=12匝副边匝数()=⨯-⨯⨯=-=4.024)4.01(12161D V D N Vo N in P S 12（匝）考虑到后级变换器输入电压的波动和最大占空比的限制，适当增加后级绕组匝数，取Ns ＝14匝。
（2）电感L 的确定由于设定B ∆＝0.15，由Ip 、I ∆与Bm 、B ∆的对应关系，设定Ip ＝2I ∆ 输入平均电流Iav ＝Pin/Uin=1.67A,Pin=40W.I ∆ =DIav•32=2.78A L=31012078.24.024⨯⨯⨯=•∆•=∆•f I D Uin I Ton Uin =28.7(uH) 为防止变压器饱和，适当减小L ，取L ＝25uH 。
（3）线径的计算考虑到辅助电源处于弱风冷状态，绕组电流密度取为J ＝4.5A/mm 2， 开关频率f ＝120KHz ，100o C 时，导线穿透深度为mm cm cm f h 22.01200006.76.7===∆a ．原边输入电流有效值)(64.24.067.11A D Iav I rms === 原边绕组截面积S1＝)(59.05.464.221mm J I rms ==考虑到集肤深度，选用0.4mm 的漆包线5股并绕b ．+15V 输出绕组电流平均值I 2av ＝A 33.11520=，有效值为 I 2rms ＝)(72.14.0133.112A D I av =-=- 需要导线的截面积为S2＝)(382.05.472.122mm J I rms ==选用0.4mm 的漆包线4股并绕。
C ．同以上计算，对-15V 绕组采用0.4mm 的漆包线2股并绕。
（2）主功率器件的选择及损耗计算后级变换器的输入电压为24V ，拓扑为反激，结合输入电流的大小，在公司器件库中选择IRF530N 作为原边的MOS 管，其导通电阻只有0.11欧姆，导通损耗较小。
选择100V 、20A 肖特基管STPS20100CT 作为两路输出整流二极管。
原边mos 管的导通损耗：Pon ＝W W R I on rms 77.011.064.222=⨯=开关损耗Psw ＝W f Ipt Vfb Vin f 11.010*********.5)1524(61)(6139=⨯⨯⨯⨯⨯+⨯=+-Pmos ＝Pon+Psw=0.88W+15V 输出整流二极管损耗Prec ＝VI ＝0.85*1.3＝1.105W -15V 输出整流二极管损耗为0.57W2. 前级变换器变压器的设计及功率器件的选择因为低压工作条件更严酷，按低压工况设计变压器。
（1）磁芯的选择：前级变换器工作频率f ＝120k,设变压器绕组电流密度2/500cm A J =，窗口利用系数 3.0=o k （考虑到采用EER 磁性具有较大的窗口面积），则所选变压器窗口面积与有效截面积乘积4443148954895.11.010*******.075.010*******.1100004.1mmcm cm B Jf k P A A o o e w ==⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=∆⨯=η对照磁芯规格书，选择EER40磁芯，其2149mm A e =，2249mm A w =，437101249149mm A A w e =⨯=设定低压120V 时最大占空比D ＝0.4，则高压450V 输入时的占空比为0.15，则初级绕组匝数2.25101201014915.015.045036=⨯⨯⨯⨯⨯=∆=-e on in P BA t U N （匝）取Np=26匝副边匝数()=⨯-⨯⨯=-=15.0450)15.01(26251D V D N Vo N in P S 8.2（匝）取Ns ＝8匝（2）电感L 的确定由于设定B ∆＝0.15，由Ip 、I ∆与Bm 、B ∆的对应关系，设定Ip ＝2I ∆ 输入平均电流Iav ＝Pin/Uin=240/450＝0.533AIavIpI∆I ∆ =A D Iav 37.215.0533.03232=•=•L=31012037.215.0450⨯⨯⨯=•∆•=∆•f I D Uin I Ton Uin =237.3(uH) 取L ＝250uH 。
（3）线径的计算考虑到辅助电源处于弱风冷状态，绕组电流密度取为J ＝4.5A/mm 2， 开关频率f ＝120KHz ，100o C 时，导线穿透深度为mm cm cm f h 22.01200006.76.7===∆a ．原边输入电流有效值)(38.115.0533.015.01A Iav I rms ===原边绕组截面积S1＝)(31.05.438.121mm J I rms ==考虑到集肤深度，选用0.3mm 的漆包线4股并绕b ．+24V 输出绕组电流平均值I 2av ＝A 5.724180=，有效值为I 2rms ＝)(13.815.015.712A D I av =-=- 需要导线的截面积为S2＝)(81.15.413.822mm J I rms ==选用0.4mm 的漆包线18股并绕。
（2）主功率器件的选择及损耗计算前级变换器的最高输入电压为450V ，拓扑为反激，结合输入电流的大小，在公司器件库中可供选择的器件较少，暂时选择15060092 作为原边的MOS 管，其导通电阻只有0.11欧姆，导通损耗较小。
选择100V 、20A 肖特基管STPS20100CT 作为两路输出整流二极管。
原边mos 管的导通损耗：Pon ＝W W R I on rms 77.011.064.222=⨯=开关损耗Psw ＝W f Ipt Vfb Vin f 11.010*********.5)1524(61)(6139=⨯⨯⨯⨯⨯+⨯=+-Pmos ＝Pon+Psw=0.88W+15V 输出整流二极管损耗Prec ＝VI ＝0.85*1.3＝1.105W -15V 输出整流二极管损耗为0.57W3 器件应力计算与器件选择电路器件的选择原则：在可以接受的范围内，尽可能的选择公司已有器件。
3.1 输入滤波电容为保证输出稳压精度，并考虑电容的耐压值，用两个1uF/630V 电容分别并在±BUS 与N 线之间。
考虑损耗以及安规问题，平衡电阻选用三个200k/2W 电阻并联再与6.8K/1W 电阻串联，单只电阻功耗为在要求的范围之内，满足降额要求。
3.2 主开关管开关应力双开关双反激电路单管承受的最高电压为母线电压加上续流二极管正向恢复电压：V V V V V V LP in dQ 52020500max 1=+=+=式中V LP 为续流二极管正向恢复的电压尖峰。
选用MOSFET 单管IXFH12N90，额定参数为12A/900V ， 在结温为100℃时承受的最大连续电流值不小于5A 。
