什么样的电路是单端反激

开关电源拓扑结构概述(降压,升压,反激、正激)主回路—开关电源中，功率电流流经的通路。

主回路一般包含了开关电源中的开关器件、储能器件、脉冲变压器、滤波器、输出整流器、等所有功率器件，以及供电输入端和负载端。

开关电源（直流变换器）的类型很多，在研究开发或者维修电源系统时，全面了解开关电源主回路的各种基本类型，以及工作原理，具有极其重要的意义。

开关电源主回路可以分为隔离式与非隔离式两大类型。

1. 非隔离式电路的类型：非隔离——输入端与输出端电气相通，没有隔离。

1.1. 串联式结构串联——在主回路中开关器件（下图中所示的开关三极管T）与输入端、输出端、电感器L、负载RL四者成串联连接的关系。

开关管T交替工作于通/断两种状态，当开关管T导通时，输入端电源通过开关管T及电感器L对负载供电，并同时对电感器L充电，当开关管T关断时，电感器L中的反向电动势使续流二极管D自动导通，电感器L中储存的能量通过续流二极管D形成的回路，对负载R继续供电，从而保证了负载端获得连续的电流。

串联式结构，只能获得低于输入电压的输出电压，因此为降压式变换。

例如buck拓扑型开关电源就是属于串联式的开关电源上图是在图1-1-a电路的基础上，增加了一个整流二极管和一个LC滤波电路。

其中L 是储能滤波电感，它的作用是在控制开关K接通期间Ton限制大电流通过，防止输入电压Ui直接加到负载R上，对负载R进行电压冲击，同时对流过电感的电流iL转化成磁能进行能量存储，然后在控制开关T关断期间Toff把磁能转化成电流iL继续向负载R提供能量输出；C是储能滤波电容，它的作用是在控制开关K接通期间Ton把流过储能电感L的部分电流转化成电荷进行存储，然后在控制开关K关断期间Toff把电荷转化成电流继续向负载R提供能量输出；D是整流二极管，主要功能是续流作用，故称它为续流二极管，其作用是在控制开关关断期间Toff，给储能滤波电感L释放能量提供电流通路。

在控制开关关断期间Toff，储能电感L将产生反电动势，流过储能电感L的电流iL由反电动势eL的正极流出，通过负载R，再经过续流二极管D的正极，然后从续流二极管D的负极流出，最后回到反电动势eL的负极。

因该电源是公司产品的一个配套使用，且各项指标都不是要求太高，故选用最常用的反激拓扑，这样既可以减小体积（给的体积不算大），还能降低成本，一举双的！反激拓扑的前身是Buck-Boost变换器，只不过就是在Buck-Boost变换器的开关管和续流二极管之间放入一个变压器，从而实现输入与输出电气隔离的一种方式，因此，反激变换器也就是带隔离的Buck-Boost变换器。

先学习下Buck-Boost变换器工作原理简单介绍下1.在管子打开的时候，二极管D1反向偏置关断，电流Is流过电感L，电感电流IL线性上升，储存能量！2.当管子关断时，电感电流不能突变，电感两端电压反向为上负下正，二极管D1正向偏置开通！给电容C充电及负载提供能量！3.接着开始下个周期！从上面工作可以看出，Buck-Boost变换器是先储能再释放能量，VS不直接向输出提供能量，而是管子打开时，把能量储存在电感，管子关断时，电感向输出提供能量！根据电流的流向，可以看出上边输出电压为负输出！根据伏秒法则Vin*Ton=Vout*ToffTon=T*DToff=T*（1-D）代入上式得Vin*D=Vout*（1-D）得到输出电压和占空比的关系Vout=Vin*D/（1-D）看下主要工作波形从波形图上可以看出，晶体管和二极管D1承受的电压应力都为Vs+Vo（也就是Vin+Vout）；再看最后一个图，电感电流始终没有降到0，所以这种工作模式为电流连续模式（Ccm模式）。

如果再此状态下把电感的电感量减小，减到一定条件下，会出现这个波形！从上图可以看出，电感电流始终降到0后再到最大，所以这种模式叫不连续模式（DCM模式）。

把上边的Buck-Boost变换器的开关管和续流管之间加上一个变压器就会变成反激变换器！还是和上边一样，先把原理大概讲下：1. 开关开通，变压器初级电感电流在输入电压的作用下线性上升，储存能量。

变压器初级感应电压到次级，次级二极管D反向偏置关断。

目录摘要 (2)第一章开关电源概述 (1)1.1 开关电源的定义与分类 (1)1.2 开关电源的基本工作原理与应用 (1)1.2.1 开关电源的基本工作原理 (1)1.2.2 开关电源的应用 (2)1.3 开关电源待解决的问题及发展趋势 (5)1.3.1 开关电源待解决的问题 (5)1.3.2 开关电源的发展趋势 (5)第二章设计方案比较与选择 (7)2.1 本课题选题意义 (7)2.2 方案的设计要求 (7)2.3 选取的设计方案 (8)第三章反激式高频开关电源系统的设计 (9)3.1 高频开关电源系统参数及主电路原理图 (9)3.2 单端反激式高频变压器的设计 (10)3.2.1 高频变压器设计考虑的问题 (10)3.2.2 单端反激式变压器设计 (11)3.3 高频开关电源控制电路的设计 (15)3.3.1 PWM 集成控制器的工作原理与比较 (15)3.3.2 UC3842工作原理 (17)3.3.3 UC3842的使用特点 (18)3.4 反馈电路及保护电路的设计 (19)3.4.1 过压、欠压保护电路及反馈 (19)3.4.2 过流保护电路及反馈 (19)3.5变压器设计中注意事项 (20)第四章总结 (21)参考文献 (23)致谢 ............................................................................................................................... 错误!未定义书签。

摘要开关电源的高频化电源技术发展的创新技术，高频化带来的效益是使开关电源装置空前地小型化，并使开关电源进入更广泛的领域，特别是在高新技术领域的应用，推动了高新技术产品的小型化、轻便化。

另外开关电源的发展与应用在节约资源及保护环境方面都具有深远的意义。

为此本论文以反激式高频开关电源为设计方向而展开，对高频变压器的认知及所注意的问题，其中包括磁芯损耗、绕组损耗、温升以及磁芯要求。

图 2.4 单端正激式开关电源
单端反激式开关电源 反激式变压器开关电源，是指当变压器的初级线圈正好被直流电压激励 时，变压器的次级线圈没有向负载提供功率输出，而仅在变压器初级线圈的 激励电压被关断后才向负载提供功率输出，这种变压器开关电源称为反激式 开关电源。反激式开关电源是在反极性（Buck—Boost）变换器的基础上演 变而来的，它具有以下优点： 比正激式开关电源少用一个大储能滤波电感及一个续流二极管，因此，体积 比正激式开关电源的要小，且成本也要低。
C18 Q5 C1815 22u50V
+
D17 R21 1N4148 12k
R27 1.5k
HW.79 94V-0
S-100N-R5
2000-11-21
+
C17 1u50V
MW
S-100-24 IN 110VAC 1.9A IN 220VAC 0.8A OUT 24VDC 4.5A
TL494 管脚功能及参数
+
R3 100R 2W 102 1kV FMX 1
C2
+V +V
1k 2W
C1 +
SCK054
TF-096
C3
D3S B-60 -0.5
N C10 4.7u50V T2 D7 R6 T028 15R
3A250V R13 580k 1/2W RT C6 220u 200V 470u 35V x5
开关电源：单管自激，反激，推挽，半桥，全桥
单端正激式开关电源 正激式变压器开关电源，是指当变压器的初级线圈正被直流电压激励 时，变压器的次级线圈正好有功率输出。它是在 BUCK 电路的开关管 Q 与续 流二极管 D 之间加入单端变压隔离器而得到的。它具有以下优点： 1) 正激变换器利用高频变压器的一次侧、二次侧绕组隔离的特点，可以方 便的实现交流电网和直流输出之间的隔离。 2) 正激变换器电路简单，成本很低，能方便的实现多路输出。 3) 正激变换器只有一个开关管，只需一组驱动脉冲；其对控制电路的要求 比双端变换器低。

单端反激式变压器输⼊输出关系数学推导（临界）1单端反激式变压器输⼊输出关系数学推导单端反激变压器⼜称flyback ，其基本的电路结构如下图所⽰：所谓的反激，是指当开关管VT1导通时，⾼频变压器Ｔ初级绕组的感应电压为上正下负，整流⼆极管VD1处于截⽌状态，在初级绕组中储存能量。

当开关管VT1截⽌时，变压器Ｔ初级绕组中存储的能量，通过次级绕组及VD1整流和电容Ｃ滤波后向负载输出。

单端反激式开关电源是⼀种成本最低的电源电路，输出功率为20－100Ｗ，可以同时输出不同的电压，且有较好的电压调整率。

唯⼀的缺点是输出的纹波电压较⼤，外特性差，适⽤于相对固定的负载。

单端反激式开关电源使⽤的开关管VT1承受的最⼤反向电压是电路⼯作电压值的两倍，⼯作频率在20－200kHz 之间。

其输⼊输出之间的数量关系推导如下：变压器的初级侧和次级侧实质是两个耦合的电感。

对于电感，其产⽣的电动势与电流的关系为：u L =d ?L dt =Ld i L dt ,于是可以推导出电流与电压的关系为：i L = u L L dt ,假定开关管VT1导通时间为t on ,所以，就有在导通时期的瞬时电流满⾜关系: i L = u L L dt t 0=u L ξ L t,(0<ξ如此，那么在初级电感⽆限接近于t on 时刻时，电流达到峰值，电感充电结束，其电动势就是电源电压V in ,于是取ξ=t on ，那么励磁线圈的峰值电流i p =V in L t on 。

此时可以算出电感在VT1导通期间所存储的能量：e = u t i t dt t on 0= L di (t)dt i t dt t on 0= Li(t)i p 0di =12Li p 2, 带⼊前⾯推导的励磁线圈峰值电流i p =V in L t on 可以得到： e =12Lv in 2L 2t on 2=v in 2t on 22L,在这⾥设初级线圈primary的电感为L p,次级second的电感为L s,在VT1导通时初级线圈存储的能量在理想情况下会在VT1截⽌期间(t off)全部传递⾄次级线圈，根据能量守恒定理可以得到如下等式：e=v in2t on2p =v out2t off2s整理之后可以得到：（设控制VT1的PWM波形的占空⽐为D,初次级线圈匝数为N s 、N p）v out v in =L sL p×t ont off=N sN p×D1?D这个关系式即为稳定状态下输⼊输出之间的数量关系，根据这个式⼦我们可以对变压器进⾏⼀个初步的选择，对于进⼀步的选择则需要知道纹波要求等进⽽对变压器的漏感，ESR，电感等进⾏筛选。

一、 单端反激变换器1、单端反激变换器的原理图如下：i 1i 2V o+-2、工作原理单端反激变换器主要用在250W 以下的电路中，其中的变压器既有变压器的作用，也有电感的作用其有两种工作方式：一是完全能量转换方式，即电感电流断续工作模式；二是不完全能量转换方式，即电感电流连续工作模式。

工作过程：当Tr 导通时，电源电流流过变压器原边，i1增加，其变化为11//L V dt di s =，而副边由于二极管D 的作用，i2为0，变压器磁心磁感应强度增加，变压器储能；当Tr 关断时，原边电流迅速降为0，副边电流i2在反激作用下迅速增大到最大值，然后开始线性减小，其变化为22//L V dt di o =，此时原边由于开关管的关断，电流为0，变压器磁心磁感应强度减小，变压器放能。

3、工作波形工作波形如下：连续工作模式： 断续工作模式：V g -V 2i 1i 2V Trt4、电压增益（1） 连续工作模式下的电压增益：理想状态下，由副副边绕组在一个周期中的伏秒值为0可得：s o s s T D V T nD V )1(11-= （1-1）故可得电压增益为：111D D nV V M s o -==（1-2） 而在实际中，由于变压器存在一次绕组内阻r1，二次绕组内阻r2，故可得：s o s s T D r I V T nD r I V )1)(()(122111--=- （1-3）而 o I I =2 （1-4）221/n r r = （1-5）o o s o o D nI D V I V I //11==（为计算方便，设Do=（1-D1）） （1-6）故将（1-4）（1-5）（1-6）代入（1-3）可得)1)((2121--==os o o s o D D nV r I D DnV V M (1-7) （2）断续工作模式下的电压增益：由面积相等可得式：2/2s p s o T D I T I ∆= (1-8)由s p o s s T D V T D nV =1可得V g-V 2i 1i 2V Trto s p V D nV D /1= （1-9）而 112/nL T D V I s s =∆ （1-10） 将（1-9）（1-10）代入（1-8）可得：1112L V D V T D V I o s s s o =（1-11）临界连续时，即可以看作连续又可以看作断续，此时：111D D nV V s o -=，所以临界连续电流为：112)1(nL D T D V I s s oc -=（1-12）当D=1/2时取最大值，为：18nL T V I ss ocm =（1-13） 将（1-13）代入（1-11），可得断续工作模式下的电压增益为：oocm s o I DI nV V M 214== （1-14）二、 双管反激变换器1、双管反激变换器原理图如下：V o+-2、工作原理当功率大于200W 的时候，不宜采用单端反激电路，可采用双管反激电路。

Vin
L2 01 SD R050 4-22 0 D2 02
1 +
KB L08
AC 2
输 入 交 流电 压
3
C2 01 68 6/45 0V
4
-
AC
C2 92 22 2/2K V
T2
203/2W R201
9 4N
D2 01 R2 33 10 03 C2 24 10 4 C2 25 D2 36 1N 4746 R2 38 20 R
R2 03 20 4/2W
UC2845D8和开关电源设计资料及电源维修方法
③ 作用:1:降低没用的反冲电压。 2:消除高频振荡(可以有效地保护开关功率管不受损)。 ④ 反冲电压:是指在断开有电流的电感电路时,产生的自感电压,吸 收回路是消耗能量的。 ⑤ 高电压常用的几种吸收回路分析
高电压常用的几种吸收回路
R1
T1
+ _
C2
V 0
V dc
Q1 FQPF4N90
V in
Np
_
Ns
+
D1 MUR1100E
C1
G nd
Ip To n
Is To f
单 端 反 激 式 变 换 器 工 作 原 理 1
一、调制 1.定义: 利用某一种电压或波形的改变,去控制另一种电压或波形 发生某种形式的改变。 2.调制方式:利用电压的改变,去控制另一种波形的改变,最后达到能 控制输出电压的改变,同时能控制输出电压稳定的一种技术措施。 3.脉冲宽度调制方式(PWM:(Pulse Width Modulation):
3 00 V
高 压 在 初 级 绕 组 的 几 种 吸 收 回 路
T
C1 R1 C1 初级 D1

单端反激式开关电源原理与设计2008-11-7 10:45:00 来源：中国自动化网网友评论0条点击查看0 引言近年来随着电源技术的飞速发展，开关稳压电源正朝着小型化、高频化、继承化的方向发展，高效率的开关电源已经得到越来越广泛的应用。

单端反激式变换器以其电路简单、可以高效提供直流输出等许多优点，特别适合设计小功率的开关电源。

本文简要介绍了Unitorde公司生产的电流型脉宽调制器UC3842，介绍了该芯片在单端反激式开关电源中的应用，对电源电路进行了具体分析。

利用本文所述的方法设计的小功率开关电源已经应用在国电南瑞科技股份有限公司工业控制分公司自主研发的分散控制系统GKS-9000中，运行状况良好，各项指标均符合实际工程的要求。

1 反激式开关电源基本原理单端反激开关电源采用了稳定性很好的双环路反馈（输出直流电压隔离取样反馈外回路和初级线圈充磁峰值电流取样反馈内回路）控制系统，就可以通过开关电源的PWM（脉冲宽度调制器）迅速调整脉冲占空比，从而在每一个周期内对前一个周期的输出电压和初级线圈充磁峰值电流进行有效调节，达到稳定输出电压的目的。

这种反馈控制电路的最大特点是：在输入电压和负载电流变化较大时，具有更快的动态响应速度，自动限制负载电流，补偿电路简单。

反激电路适应于小功率开关电源，其原理图如图1所示。

下面分析在理想空载的情况下电流型PWM的工作情况。

与电压型的PWM比较，电流型PWM又增加了一个电感电流反馈环节。

图中：A1为误差放大器;A2为电流检测比较器;U2为RS触发器;Uf为输出电压Uo的反馈取样，该反馈取样与基准电压Uref 通过误差放大器A1产生误差信号Ue（该信号也是A2的比较箝位电压）。

设场效应管Q1导通，则电感电流iL以斜率Ui/L线性增长，L为T1的原边电感，电感电流在无感电阻R1上采样u1=R1iL，该采样电压被送入电流检测比较器A2与来自误差放大器的Ue进行比较，当u1>Ue时，A2输出高电平，送到RS触发器U2的复位端，则两输入或非门U1输出低电平并关断Q1;当时钟输出高电平时，或非门U1始终输出低电平，封锁PWM，在振荡器输出时钟下降的同时，或非门U1的两输入均为低电平，则Q1被打开。

由以上（1）～（6）式推导和化简，可得出下式：
• • • •
I PK
VINMIN = P0 /( DMAXVINMIN ) + η tONMAX 2L
2
（8）
△ C2MAX = V0 V
N1
2 2
+
N2
C2 +C0
V0
2
IPK LK
2
−V0N1 / N2
2 2
（9）
2
V SMAX
= V I NMIN +
单端反激电路在逆变电源中的应用
王
成都天奥电子有限公司 成都
海
邮编 611731
摘 要：
介绍了一种采用多管并联和能量回馈技术的单端反激电 路，该电路在低压供电的逆变电源中使用，具有电路简单、 效率高、稳定可靠等特点。
关键词：
单端反激；多管并联；能量回馈。
1.前言
电池供电的逆变电源组成： 前级DC/DC;后级DC/AC 特点： 供电电压低、输入电流大、功率管压降高、损耗大、效率低 电路形式： 单端反激、单端正激、双管正激、半桥和全桥等 单端采用反激电路优点 ： 电路简单、控制方便、效率高等
根据如下公式，可出计算出二极管D0所承受的电压应力 VD0、电流应力ISK：
• •
VDO
= V0 + VINMAX N2 / N1
（12）
I SK
=
I PK N 1 / N 2
（13）
主要器件电压电流应力
IPK＝47A VSMAX＝188V IL1MAX＝1.5A PLK＝13.25W VDO＝584V ISK＝6A
前级DC/DC试验结果
21.064V 57.01A 345.1V 1087.5W 90.6％ 24.030V 49.05A 345.0V 1085.3W 92.1％ 30.012V 38.35A 343.4V 1075.9W 93.5％

第2章 单端式开关电源实际电路
163║
图2-15 给功率开关变压器铁芯增加气隙的结构图（续）
6．功率开关变压器初级绕组匝数N p 的计算
功率开关变压器铁芯气隙的宽度L g 计算出来以后，
可以利用下式计算功率开关变压器初级绕组匝数N p ：
4
max g p p 100.4πB L N I ⨯= （2-41）
将式（2-39）代入上式中，还可以得到功率开关变压器初级绕组匝数N p 的另外一个计算公式为
()4
p p p e max 10L I N A B ⨯= （2-42）
采用式（2-41）和式（2-42）都可以计算出功率开关变压器初级绕组的匝数N p ，结果是相同的。

因此，在设计实际应用电路时可根据已知条件进行灵活运用。

7．功率开关变压器次级绕组匝数N s 的计算
对于单端式反激型开关电源电路来说，一般功率开关变压器的次级绕组不只一组，有几路输出电压就有几组次级绕组，而每一组次级绕组的匝数N s 可由下式来计算：
()()
p o1d max s1i min max 1N U V D N U D +-= （2-43）
式中i min i 1.420U U =-，单位为V ；V d 为输出快速整流二极管的正向压降，单位为V ；U o1为第一路直流输出电压，单位为V 。

2.3.4 单端自激式反激型开关电源的启动电路
在开关电源电路的设计和调试中，单端自激式反激型开关电源中的启动电路常常被人们所忽视，这样就导致了设计出来的开关电源电路在实际调试或实际工作中常常出现不能起振或工作不可靠的问题。

因此，在这里我们将对单端自激式反激型开关电源中的启动电路进行较详细的分析。

自激型单端反激电源的自激和稳压原理
自激型单端反激电源是一种简单、可靠的电源，主要包括MOS管、变压器、电容等元件。

其自激和稳压原理如下：
自激原理：正常情况下，MOS管导通，变压器传导能量，电容充电，电源电压上升。

当电源电压升高到一定程度时，MOS管进入饱和状态，无法导通，变压器不能继续传导能量，电容只能靠其自身的能量
维持负载电压，此时电源处于自激状态。

MOS管的负反馈作用也可以使电源保持自激状态。

稳压原理：在自激状态下，电容会周期性地放电，导致电源电压
波动。

为了稳定输出电压，引入了一个Zener二极管或稳压管，将其
连接在电容的反极性端，当输出电压超过设定值时，稳压管开始导通，吸收电容的放电能量，使输出电压稳定在设定值。

总之，自激型单端反激电源通过MOS管、变压器、电容等元件的
协同作用，实现了自激和稳压的功能，是一种简单、经济、效率较高
的电源。

1 脚为内部 1#误差放大器的同向输入端 2 脚为 IN1+。 内部 1#误差放大器的反向输入端 IN1—。
3 脚为误差放大器 A1、A2 输出端。集成电路内部用于控制 PWM 比较器的同相输入， 当 A1、A2 任一输出电压升高时，控制 PWM 比较器的输出脉宽减小。同时，该输出端还引 出端外，以便与 2、15 脚间接入 RC 频率校正电路和直流负反馈电路，稳定误差放大器的增 益以及防止其高频自激。3 脚电压反比于输出脉宽，也可利用该端功能实现高电平保护。 4 脚为死区时间控制端。当外加 1V 以下的电压时，死区时间与外加电压成正比。如果 电压超过 1V，内部比较器将关断触发器的输出脉冲，起到保护作用。 5 脚为锯齿波振荡器外接定时电容端。 6 脚为锯齿波振荡器外接定时电阻端。 7 脚为共地端。 8、11 脚为两路驱动放大器 NPN 管的集电极开路输出端。当通过外接负载电阻引出输 出脉冲时，为两路时序不同的倒相输出，脉冲极性为负极性，适合驱动 P 型双极型开关管 或 P 沟道 MOS FET 管。此时两管发射极接共地。 9、10 脚为两路驱动放大器的发射极开路输出端，也是对应的脉冲参考地端。 12 脚为 Vcc、输入端。供电范围适应 8～40V。 13 脚为输出模式控制端。 外接 5V 高电平时为双端图腾柱式输出， 用以驱动各种推挽开 关电路。接地时为两路同相位驱动脉冲输出，8、11 脚和 9、10 脚可直接并联。双端输出时 最大驱动电流为 2×200mA，并联运用时最大驱动电流为 400mA。 14 脚为内部基准电压精密稳压电路端。输出 5V±0.25V 的基准电压，最大负载电流为 10mA。用于误差检出基准电压和控制模式的控制电压。 15 脚为内部 2#误差放大器的反向输入端 IN2-。 16 脚为内部 2#误差放大器的同向输入端 IN2+。 RT 取值范围 1.8～500kΩ，CT 取值范围 4700pF～10μF，最高振荡频率 fOSC≤300KHz。 TL494 在工作时， 通过 5、 6 脚分别接定时元件 CT 和 RT。 经相应的门电路去控制 TL494 内部的两个驱动三极管交替导通和截止，通过 8 脚和 11 脚向外输出相位相差 180°的脉宽调 制控制脉冲。工作波形如图 3-3 所示。TL494 若将 13 脚与 14 脚相连．可形成推挽式工作； 若将 13 脚与 7 脚相连．可形成单端输出方式。为增大输出可将 2 个三极管并联[7]。

UC3842/UC3843隔离单端反激式开关电源电路图开关电源以其高效率、小体积等优点获得了广泛应用。

传统的开关电源普遍采用电压型脉宽调制(PWM)技术，而近年电流型PWM技术得到了飞速发展。

相比电压型PWM，电流型PWM具有更好的电压调整率和负载调整率，系统的稳定性和动态特性也得以明显改善，特别是其内在的限流能力和并联均流能力使控制电路变得简单可靠。

电流型PWM集成控制器已经产品化，极大推动了小功率开关电源的发展和应用，电流型PWM控制小功率电源已经取代电压型PWM控制小功率电源。

Unitrode 公司推出的UC3842系列控制芯片是电流型PWM控制器的典型代表。

DC/DC转换器转换器是开关电源中最重要的组成部分之一，其有5种基本类型：单端正激式、单端反激式、推挽式、半桥式和全桥式转换器。

下面重点分析隔离式单端反激转换电路，电路结构图如图1所示。

图1 电路结构图电路工作过程如下：当M1导通时，它在变压器初级电感线圈中存储能量，与变压器次级相连的二极管VD处于反偏压状态，所以二极管VD截止，在变压器次级无电流流过，即没有能量传递给负载；当M1截止时，变压器次级电感线圈中的电压极性反转，使VD导通，给输出电容C充电，同时负载R上也有电流I 流过。

M1导通与截止的等效拓扑如图2所示。

图2 M1导通与截止的等效拓扑电流型PWM与电压型PWM比较，电流型PWM控制在保留了输出电压反馈控制外，又增加了一个电感电流反馈环节，并以此电流反馈作为PWM所必须的斜坡函数。

下面分析理想空载下电流型PWM电路的工作情况(不考虑互感)。

电路如图3所示。

设V导通，则有L·diL/dt = ui (1) iL以斜率ui/L线性增长，L为T1原边电感。

经无感电阻R1采样Ud=R1·iL送到脉宽比较器A2与Ue比较，当Ud>Ue，A2输出高电平，送到RS锁存器的复位端，此时或非门的两个输入中必有一个高电平，经过或非门输出低电平关断功率开关管V。

摘要开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关晶体管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，开关电源一般由脉冲宽度调制(PWM)控制、IC 和MOSFET构成。

本设计在大量前人设计开关电源的的基础上，以反激式电路的框架，用TOP244Y 构成12V、2.5A开关电源模块,通过整流桥输出到高频变压器一次侧，在二次侧经次级整流滤波输出。

输出电压经采样与TL431稳压管内部基准电压进行比较，经过线性光偶合器PC817改变TOP244Y的占空比,从而使电路能直流稳压输出。

关键词开关电源；脉冲宽度调制控制；高频变压器；TOP244YABSTRACT Switching power supply is the use of modern electronic technology, control switching transistor turn-on and turn-off time ratio of the output voltage to maintain a stable power supply, switching power supply generally by the pulse width modulation (PWM) control,IC and MOSFET form.The design of a large number of predecessors in the switching power supply design based on the flyback circuit to the framework, using TOP244Y constitute a 12V, 2.5A switching power supply module, through the rectifier bridge output to high-frequency transformer primary side, the secondary side by the time level rectifier output. TL431 by sampling the output voltage regulator with an internal reference voltage comparison, after a linear optical coupler PC817 change TOP244Y duty cycle, so the circuit can be DC regulated output.Keyword Switching Power Supply；PWM Control；high frequency transformer；TOP244Y目录前言 (3)1.反激式PWM高频开关电源的工作原理 (4)1．1 PWM开关电源 (5)1.1.1 开关电源简介 (5)1．1．2 PWM开关电源原理 (6)1．2 反激式变换器 (8)1．2．1 反激变换器的工作原理 (8)1．2．2 反激变换器的工作模式 (9)1．3 单相二极管整流桥 (9)1．4 缓冲电路（吸收电路） (10)2．TOPSwitch-GX芯片 (11)2．1 TOPSwitch-GX的性能 (12)2．2 TOPSwitch-GX的内部结构及引脚 (12)2．2．1 TOPSwitch-GX的内部结构 (12)2．2．2 TOPSwitch-GX的引脚功能 (14)3．反激式变换器的高频变压器设计 (15)3．1 开关电源变压器的绕线技术 (16)3．1．1 绕组符合安全规程 (16)3．1．2 低漏感的绕制方法 (17)3．1．3 变压器紧密耦合的绕制方法 (19)3．2 确定磁心的尺寸 (20)3.3 反激式变压器的设计 (22)4．单端反激式开关电源-主电路设计 (24)4．1 单端反激式开关电源主电路介绍 (25)4．2 单端反激式开关电源驱动电路介绍 (26)5．设计结果及分析 (27)5．1 设计输出电压及波形 (28)5．2 设计结果分析 (32)结论 (33)致谢 (34)参考文献 (34)附录 (35)前言本课题主要掌握反激式PWM高频开关电源的工作原理。

七、实验思考题
1. 本实验室提供的实验模块（实验电路板B07）采用了变压器隔离的方式获得反馈电压， 实现负反馈PWM控制。这样的反馈实际上不是直接反馈的输出电压，它与本实验附录中 采用光耦隔离方式实现的反馈有什么不同（关键在哪里）？ 2. 开关电源和线性电源的区别是什么？各用在什么场合？
集学科优势
根据以上注意事项，以及实验内容，自行拟定实验步骤。
六、实验报告
1. 画出单端反激实验电路，采用自行设计的实验电路时，画出自行设计部分的电路以 及标明电路参数；简要说明电路工作原理。 2. 记录你自己觉得是单端反激电路的主要电路波形（电压或电流波形，例如VT1 的Vce； 变压器的Vt1 和V2；输出电压Vo’(三端稳压块前端电压)），将计算机导出的实验波形附 于实验报告上，并根据工作原理说明它们的形状与电路工作过程及电路元件参数之间的 图形联系。 3. 改变输入电压的幅值，测量并记录以上波形以及幅值，观察稳压情况。分析总结实验 中出现现象和问题以及主要原因，并加以讨论；提出解决方案或思路。
四、实验设备
1. 电力电子实验装置：相关实验模块（实验挂箱）；实验控制电路板；功率供电电源、 控制电源；实验箱面包板，等
2. 示波器
五、实验步骤
实验电路输入电压范围为 80V～120V，即额定电压为 100V，最低电压为 80V。自激式 单端反激电路一般不能在输入电压为零或很低时接通电路，以免影响自激起振。通常根 据电路工作电压范围确定最低输入电压，将电源电压调节到最低允许输入电压时，再突 然接通电路，使电路正常起振工作。
采用光耦器件隔离的方式及电路，参见本实验附录的设计举例。
二、 实验目的Βιβλιοθήκη 通过本实验进一步了解单端反激变换器这种应用很广的电路的原理，掌握其设计方法， 以及各种单端反激电路的特点和应用场合。

单端反激电路
单端反激电路是一种常见的电路设计，通常用于直流电源转换为可变电压的交流电源。

该电路可以通过控制开关管的导通时间来调节输出电压，具有低成本、高效率、可靠性高等优点。

单端反激电路由一个开关管、一个变压器、一个滤波电容和一个负载组成。

开关管的导通时间决定了电路的输出电压，当开关管导通时，电流从直流电源流入变压器的一侧，然后经过一段时间后，开关管关闭，电流从变压器的另一侧流入滤波电容和负载。

在导通时间和断开时间的交替过程中，可以通过调节导通时间的长短来控制输出电压的大小。

虽然单端反激电路具有简单、低成本的优点，但是由于其开关管在开关过程中会产生大量的开关噪声和电磁干扰，因此需要进行一定的隔离和滤波，以保证电路的稳定性和可靠性。

此外，在设计该电路时，还需要考虑开关管的选择、变压器的匹配和滤波电容的大小等因素，以获得最佳的电路效果。

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第2章 单端式开关电源实际电路 167║Le b R K r r β=-+ （2-47）如图2-21所示的电路就是一个采用密勒积分电路构成的输出软启动电路。

当所加入的驱动信号U i 为正向脉冲时，该脉冲信号就会通过电阻R 向晶体管的基极充电。

由于密勒效应的作用，输入端等效电容的容量为(1+K )C ，因此其基极电压就会以(1+K )CR 的时间常数缓慢上升，而在集电极上的输出电压就会相应缓慢下降。

反之，若在基极所加入的驱动信号U i 为负向脉冲时，则基极上的电压就会缓慢下降，集电极上的输出电压就会相应缓慢上升。

通过上面的分析和讨论可清楚地看到，当电路中β、R 、C 的值越大时，输出电压的变化速度就越缓慢。

（3）由射极跟随器积分电路组成的软启动电路采用射极跟随器积分电路组成的软启动电路如图2-22所示。

该电路的特点是不需要基极控制信号，电路结构较为简单。

在电源合闸瞬间，直流电源电压E C 经晶体管的基级—发射极、负载电阻R L 为电容C 充电。

由于射极跟随器电路的输入电阻为()ie L 1R R β=+ （2-48）因此充电时间常数就为 ()L 1CR τβ=+ （2-49）随着电容C 上充电电压的缓慢增大，基极上的电压缓慢下降，在发射极上的输出电压也会相应缓慢下降。

一旦A 点的电压低于B 点的电压时，软启动工作过程结束。

其中二极管VD 2起隔离作用，使启动电路不再影响控制电路的正常工作。

在关机后，电容C 上的电压经电源的内阻和二极管VD 1迅速放电，保证下次开机时软启动电路的正常工作。

图2-21 采用密勒积分电路构成的 图2-22 采用射极跟随器积分电路组成的 输出软启动电路 软启动电路2.3.5 单端自激式反激型开关电源的实际应用电路1．实际应用电路一单端自激式反激型开关电源的实际应用电路如图2-23所示。

输入电压为交流市电，电网电压220V(±15%)、50Hz(±15%)；输出直流电源为12V/2A ；电源稳定性为0.05%；负载稳定性为0.1%；纹波电压小于12mV 。