反激式变换器设计的文献综

本科毕业设计开题报告电子信息工程基于 UC3843 的反激式开关电源设计一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义伴随着计算机和电子技术的高速发展，电子设备的越来越小型化以及低成本化，这促使电源朝着轻、薄、小和高效率的方向发展。

上个世纪 50 年代，美国宇航局就以小型化、重量轻为目标，为搭载火箭设计了开关电源。

在将近半个多世纪的发展过程中，开关电源由于具有体积小、重量轻、效率高、发热量低、性能稳定等优点从而逐渐取代传统技术制造的连续工作电源，并在电子整机与设备中得到了广泛的应用。

开关电源是采用功率半导体器件作为开关，通过调整开关的占空比控制输出电压，以功率晶体管（GTR）为例，在开关管饱和导通时，集电极和发射集两端的压降近似零；在开关管截止时，其集电极电流为零。

所以它的功耗小，效率可以高达70%~95%。

由于功耗很小，所以散热器也随之减小。

开关型稳压电源是直接对电网电压进行整流，滤波，调整，然后再由开关调整管来进行稳压，不需要电源变压器。

而且开关工作频率为几十千赫，滤波电容、电感器的数值很小，所以，开关电源就具有质量轻、体积小等优点，此外，由于开关电源的功耗小，机内温升较低，提高了电源的稳定性和可靠性。

在 20 世纪 80 年代，计算机已经全面实现了开关电源化，领先完成了计算机的电源换代。

在 20 世纪 90 年代，开关电源广泛的应用于电子、家电领域，开关电源进入了蓬勃发展时期。

到 21 世纪初，全世界开关电源的市场规模已经达到了 166 亿美元。

在我国，改革开放后，由于通信、家电等领域的迅猛发展，推动了电源市场的发展。

预计中国开关电源市场总额在 70 亿元人民币以上。

开关电源的基础是电力电子技术，它运用了功率变换器把电能进行变换，经过变换的电能就可以满足各种用电的要求。

由于其高效节能可以给我们带来巨大的经济效益，所以得到了社会各方面的重视从而能够得到推广。

开关电源的发展取决于各方面的因素。

学号：常州大学毕业设计（论文）（2012届）题目学生学院专业班级校内指导教师专业技术职务校外指导老师专业技术职务二○一二年六月反激式变换器电路仿真建模与分析摘要:开关DC-DC变换器是一种典型的强非线性时变动力学系统，存在各种类型的次谐波、分岔与混沌等丰富的非线性现象。

这些非线性现象严重影响开关DC-DC变换器的性能。

因此，深入分析和研究开关DC-DC变换器的分岔和混沌等非线性动力学现象，对开关DC-DC变换器的设计、运行及控制都具有重要的指导意义。

反激式变换器是一种隔离式开关变换器，该变换器利用变压器实现了输入与输出电气隔离。

变压器具有变压的功能有利于扩大变换器的输出设备应用范围，也便于实现不同电压的多路输出或相同电压的多种输出。

运用变压器进行隔离使电源与负载两个直流系统之间是绝缘的，即使输出短路也不会影响外部电源。

本文利用PSIM电路仿真软件进行电路仿真，给出峰值电流控制反激式变换器和电压反馈控制反激式变换器各电路参数变化时的时域波形和在输出电压-安匝和平面上的相轨图，并对输入电压和负载电阻两个参数进行分析，从而确定其稳定工作时的参数区域。

本文对反激式变换器进行建模和PSIM电路仿真分析，了解到该变换器在不同电路参数时的运行情况，有效地估计出该变换器处于稳定工作状态时的电路参数范围，有助于制作实际反激式变换器电路参数的合理选取。

关键词：反激式变换器；安匝和；峰值电流控制；电压反馈控制；稳定性；PSIM；仿真Simulation Modeling and Analysis of the fly back convertercircuitAbstract: Switching DC-DC converters are a type of strong nonlinear and time-varying dynamical systems with all kinds of nonlinear phenomena, such as subharmonic, bifurcation, and chaos. These phenomena will seriously impact the work of the switching DC-DC converters. So, the deep analysis and study of these nonlinear dynamical phenomena have an important significance for design of switching DC-DC converter.Fly back converter is a special switching DC-DC converter, in which the transformer is employed to isolate the input from output. And the use of transformer in fly back converter is convenient to expand the output range and realize multi-output.In this paper, using the PSIM software, the simulation circuits of peak current mode(PCM) controlled fly back converter and voltage mode(VM) controlled fly back converter are built. Based on the simulation circuit and different circuit parameters, the operation of PCM controlled fly back converter is analysed and studied by time-domain waveforms and phase portraits in inductor current and total ampere-turns plane. Besides, the input voltage and load resistor are considered as two variables to depict the steady-state and unsteady-state region of the converter. The research results can help to choose reasonable circuit parameters in designing fly back converter circuit.Key works：Fly back converter; Total ampere-turns; Chaos; Peak current mode control; V oltage mode control; Stability; PSIM; Simulation目次摘要 (I)目次 (III)1 引言 (1)2 开关DC-DC变换器及其控制技术简介 (2)2.1 开关DC-DC变换器 (2)2.1.1 Buck变换器 (2)2.1.2 Boost变换器 (2)2.1.3 Buck-Boost变换器 (3)2.1.4 反激式变换器 (3)2.2开关DC-DC变换器控制技术 (6)2.2.1 固定频率控制技术 (6)2.2.2 可变频率控制技术 (9)2.3 PSIM软件简介 (10)3 反激式变换器的建模与仿真分析 (11)3.1 PCM控制反激式变换器的PSIM建模 (11)3.2 PCM控制反激式变换器的仿真分析 (12)3.3 VM控制反激式变换器的PSIM建模 (14)3.4 VM控制反激式变换器的仿真分析 (14)4 反激式变换器的稳定工作参数域仿真与分析 (16)4.1利用输入电压和负载确定稳定工作参数域 (16)4.2 利用参考电流和负载确定稳定工作参数域 (21)4.3 利用参考电流和输入电压来确定作参数域 (24)5 结论 (27)参考文献 (28)致谢 (30)1 引言开关DC-DC变换器是一类典型的强非线性时变动力学系统，存在各种类型的次谐波、分岔和混沌等丰富的非线性现象[1-15]。

中国矿业大学本科生毕业设计姓名：XXX 学号：学院：信息与电气工程学院专业：电气工程与自动化设计题目：多路输出反激变换器的研制专题：指导教师：XXX 职称：教授2009年6 月徐州中国矿业大学毕业设计任务书学院信电学院专业年级电气工程与自动05-1 学生姓名XXX 任务下达日期：2009年02月16日毕业设计日期：2009年02月16日至2009年06月20日毕业设计题目：多路输出反激变换器的研制毕业设计专题题目：毕业设计主要内容和要求：1、了解反激变换器拓扑及其工作原理；2、学习Saber仿真软件，并使用Saber仿真软件分析反激变换器；3、反激变换器的设计要求：输入电压：48V~72V；输出4路：5V/1A；+15V/；-15V/；24V/：工作频率100kHz；效率大于75%。

院长签字：指导教师签字：摘要本文对基于峰值电流控制反激变换器进行了研究。

首先分析了常用DC/DC变换器拓扑，并介绍了反激变换器的常用箝位电路；其次详细阐述了反激变换电路的工作原理；然后对电流控制技术的原理及实用芯片UC384X进行了详细的研究，讨论了电流控制的斜率补偿技术；接着重点分析了基于电流控制RCD箝位的反激变换器（CCM工作模式和DCM工作模式），并进行了参数设计，这其中较为重要的是磁性元件的设计。

根据以上理论并结合Saber仿真技术，分别对CCM模式下和DCM模式下基于RCD箝位反激变换器进行了稳态分析和时域分析。

之后还仿真了输入电压变化和负载突变时的暂态分析，电源负载调率较好。

与理论结果进行比较，理论结果和仿真结果一致。

关键词：峰值电流控制技术；RCD箝位；反激变换器；UC3842；Saber仿真ABSTRACTBased on the peak-current control technique, flyback converter is studied in this paper.First of all, commonly used DC / DC converter topologies and clamping circuits are analyzed and introduced. Then the principle of flyback converter and current control technology are given, as well as the principle of and the practical chip UC3842 and slope compensation technology of the current control. At last, the steady principle of RCD clamp flyback converter and design guide line of it's parameters are analyzed in detail(CCM and DCM mode). Design of magnetic element is more important.Based on above theory and Saber simulation, RCD clamp flyback is steady state and time domain analyzed when it is in CCM and DCM mode. Then, Transient analysis of input voltage change and load sudden change are simulated, and load regulation rate is better. Compare of theory, theoretical results and simulation results are uniform.Keywords：the peak-current control technique; RCD clamp; Flyback coverter; UC3842; Saber simulation目录1 绪论 (1)开关电源的理想拓扑 (1)非电气隔离变换电路 (1)电气隔离变换电路 (1)反激变换器的发展与现状 (2)反激变换器常用的箝位电路 (2)有损RCD吸收电路 (3)无源无损箝位电路 (3)有源箝位电路 (4)箝位电路性能的比较 (5) (5) (5) (6)2 开关变换器的电流控制技术 (7)概述 (7)电流控制技术 (7)电流控制技术的特点 (8)电流控制技术的优点 (8)电流控制技术的缺点 (8)电流控制技术的斜率补偿分析 (9)高性能电流模式控制器UC384x (10)UC384X系列芯片的特点 (10)电流模式控制器内部框图 (10)功能介绍 (11)3 反激变换器原理及综合分析 (15)概述 (15)单端反激变换器的稳态分析 (16)电流断续模式(DCM) (16)电流连续模式(CCM) (18)电流临界连续模式(BCM) (18)不同模式的比较 (18)反激变换器的外特性曲线 (20)RCD箝位电路 (21)RCD箝位电路的设计 (21)RC参数对电路性能的影响 (22)单端反激变换器的关键参数的设计 (23)磁化电感 (23)功率开关管S (23)副边整流二极管D (23)输出滤波电容C (23)4 多输出反激变换器设计 (24)概述 (24)单端反激变换器的设计研究 (25) (25)CCM模式反激变换器功率电路设计 (25)DCM模式反激变换器功率电路设计 (31)反激变换器控制电路设计 (34)5 反激变换器的仿真研究 (37)Saber简介 (37) (38)CCM模式下暂态分析 (38)CCM模式下关键节点波形分析 (39)宽范围输入电压下输出暂态响应 (41)在突加负载和突减负载下输出暂态响应 (42)基于Saber的DCM工作模式下的仿真研究 (44)DCM模式下的输出暂态响应 (44)关键节点波形分析 (44)两种模式下反激变换器的比较 (46)6 结束语 (47)本文主要完成工作 (47)进一步设想 (47)致谢 (48)参考文献 (49)翻译部分 (50)中文译文 (50)英文原文 (59)1 绪论开关电源的理想拓扑电力电子变换器广泛应用于飞机、导弹、舰艇、工业控制系统、微型计算机、家用电器等领域，正朝高功率密度、高变换效率、高可靠性、无污染的方向发展[1]。

基于单端反激式DC/DC变换器的技术研究摘要本文研究了小功率稳压电源，论文主要工作包括几种主要电源拓扑的形式和工作原理的阐述；根据技术指标要求，选用单端反激式DC/DC变换器作为变换器，然后进行了主电路元器件参数的设计，其中包括拓扑电路的电感、电容以及变压器参数的设计。

论文以下的部分是来确定单端反激式DC/DC变换器主电路的设计方案，囊括控制电路以及保护等电路的设计，结尾在MATALB/SIMULINK中对单端反激式DC/DC变换器的进行了建模与仿真，仿真得出的结论表明，理论分析和参数计算完全符合理论的分析。

关键词：开关电源；单端反激式；DC/DC；变压器；AbstractThis paper studies the low-power power supply，The main work includes elaborate form of several major power topology and working principle；By the technical requirements，Optional single-ended flyback DC / DC converter as the converter，Then the programming parameters of the main circuit components，Including inductive circuit topology,Capacitors and transformer design parameters.Next, the paper identified a single-ended design flyback DC / DC converter main circuit，Includes the design of a control circuit and a protection circuit ，Finally MATALB / SIMULINK in single-ended flyback DC / DC converter has been modeling and simulation,The simulation concluded that the theoretical analysis and parameter calculation in full compliance with theoretical analysis.Keywords: switching power supply; single-ended flyback; DC / DC; transformer.目录第一章绪论 (1)1.1 开关电源的基本概念 (1)1.2 开关电源的发展 (1)第二章开关电源的原理介绍与选择 (3)2.1 开关电源的基本工作原理 (3)2.1.1 开关稳压电源的电路原理框图 (3)2.1.3 单片开关电源的两种工作模式 (4)2.2开关电源的种类选择 (5)第三章单端反激式DC/DC变换器的原理和参数设计 (11)3.1 单端反激式DC/DC变换器的基本工作原理 (11)3.2 反激式DC/DC变换器的工作模式 (12)3.2.1 电流连续工作模式 (12)3.2.2 电流断续工作模式 (13)第四章反激变换器的仿真及结果分析 (15)4.1 仿真系统模型及参数 (15)4.1.1 仿真原理图中的参数设置 (15)4.1.2 仿真原理图 (16)4.2 仿真的波形及结论分析 (17)4.3 结论分析 (23)第五章总结与心得 (24)5.1 设计心得 (24)5.2 总结与展望 (24)参考文献 (26)致谢 (27)第一章绪论电力电子电源在电子设备中起着举足轻重的地位，有人形象的把电源比作式电子设备的动力心脏，可见电源对于整个系统安全性以及可靠性的影响甚大。

摘要电源是各种设备必不可少的组成部分，其性能的优劣直接关系到电子设备的技术指标及能否安全可靠的工作。

目前常用的直流稳压电源分线性电源和开关电源，由于开关电源在体积、重量、用铜用铁及能耗等方面都比线性电源有显著减少，而且对整机多项指标有良好影响，因此它广泛应用于邮电通信、军事装备、交通设施、仪器仪表、工业设备、家用电器等领域，正朝高功率密度、高变换效率、高可靠性、无污染的方向发展。

所以寻求高性能的开关电源是电力电子技术重要的研究内容。

本文对电流控制型脉宽调制开关稳压电源进行了分析和仿真。

仿真软件采用MATLAB，该软件元器件库比较齐全，仿真起来比较容易。

仿真结果表明,该开关稳压电源具有频响快、电压调整率和负载调整率高的特点，是一种性能较好的开关稳压电源。

关键词:反激式变换器；电流控制型脉宽调制；目录第1章绪论 (1)1.1反激式变换器电路原理 (1)1.2反激变换器的研究意义与现状 (1)1.3本报告所讨论的设计模型 (2)第2章反激变换器PWM的电流控制 (3)2.1 反激式变换器原理 (3)第3章单端反激式开关电源设计 (4)3.1设计指标 (4)3.2设计任务 (4)3.3设计计算 (4)3.3.1主电路控制电路设计 (4)3.3.2 PI补偿器的设计 (7)3.3.3 simulink仿真模型 (11)3.3.4 电源跳动和负载扰动仿真 (13)第4章总结与展望 (15)参考文献 (16)附录元件清单 (17)第1章绪论1.1反激式变换器电路原理反激式电路具有诸多优点，比如拓扑结构简单、元件数量少、成本低，而且输入和输出实现电气隔离，做多路输出非常方便，因此反激式电路在开关电源领域得到了广泛的应用。

受限于变压器传递能量的局限性，反激式电路通常用在中低功率场合，目前市面上常见的电源适配器很多都采用反激式结构。

但是单纯的反激式电路也有一些不足之处。

由于变压器漏感的存在，在主开关关断时，漏感能量只能通过开关管寄生电容释放，形成LC 振荡，导致开关管关断时两端电压VDS 出现尖峰，电压应力升高，开关管损耗增加，整体的效率降低。

反激式变换器的设计南航硕士论文A首先，需要确定设计反激式变换器的输入和输出参数。

根据论文A的要求，输入电压范围为12V至24V，输出电压为5V，输出电流为2A。

根据这些参数，可以确定反激式变换器的功率为10W。

接下来，需要选择合适的开关器件和控制器件。

开关器件一般选用MOSFET，根据论文A的规定，MOSFET的额定电流应大于输出电流2A，可以选择额定电流为3A的MOSFET。

控制器件可以选择常见的反激式开关电源控制芯片，如TL494然后，需要进行反激式变换器的电路拓扑设计。

反激式变换器一般由输入滤波电路、开关电路、变压器、输出整流滤波电路和反馈控制电路组成。

在论文A中，可以选择单端反激式变换器电路拓扑。

具体电路拓扑的设计可以参考相关文献或教材。

在反激式变换器的设计过程中，需要注意以下几个关键点。

首先是输入滤波电路的设计。

输入滤波电路的作用是消除输入电源的电磁干扰，保证输出电压的稳定性。

可以选择电感和电容组成的低通滤波器，根据输入电压和电流的特点，选择合适的滤波元件。

第二是开关电路的设计。

开关电路由MOSFET和辅助电路组成，控制MOSFET的通断，实现功率转换。

可以根据MOSFET的数据手册确定合适的驱动电路和辅助电路，保证开关电路的稳定运行。

第三是变压器的设计。

变压器的设计包括主要参数的确定和绕线方式的选择。

根据输入输出电压和电流的关系，可以确定变压器的变比。

同时，需要考虑变压器的能量传输效率和安全性。

第四是输出整流滤波电路的设计。

输出整流滤波电路的作用是将变压器输出的脉冲信号转换为平稳的直流电压。

可以选择二极管或整流桥等元件，同时根据设计要求选取合适的滤波电容，以降低输出电压的纹波。

最后是反馈控制电路的设计。

反馈控制电路的作用是监测输出电压，并通过控制器件调整开关电路的工作频率和占空比，以实现输出电压的稳定。

可以选择反馈放大器和PID控制器等元件，根据设计要求进行参数调整。

在设计完成后，需要进行电路的仿真和验证。

摘要摘要反激式开关电源因其结构简单，成本低被广泛应用。

本文介绍了反激式开关电源的工作原理，比较了电流控制，电压控制和V2控制三种控制模式，重点阐述了电流控制模式的原理和优点。

介绍了UC3843的特点，并基于该芯片从数学上建立稳态模型，得到有力的理论依据，为高频变压器和其它电路设计提供了技术参数。

最后在硬件实现了一个有很好电压调整率，负载调整率，纹波小的反激式开关电源。

关键词：反激式开关电源，UC3843，高频变压器，纹波ABSTRACTABSTRACTFor simple circuit and low cost, flyback switching power supply is widely used. This paper introduce the introduces the working principle of current-mode flyback switching power supply ,made a Comparison of several regular controlling methods of it．Based on the comparison between the different mode，it emphasizes the working principle and advantages of the current—mode switching power supply. And then introduce the internal structure and working principal of UC3843．Based on it, a stable mathematical mode of current was built. It provides the evidence to design，analyse，and calculate the stability and dynamic characteristic of the following circuit.At last, produced a flyback switching power supply with good voltage regulation, load regulation, small ripple was produced.Key word: flyback switching power supply, UC3843, high frequency transformer, ripp摘要目录第1章绪论 (1)1.1 开关电源概述 (1)1.1.1 开关电源发展历史 (1)1.1.2 开关电源分类 (3)1.1.3 开关电源的发展趋势 (7)1.2 本课题选题的依据和现实意义 (8)1.2.1 选题来源 (8)1.2.2 选题的意义 (9)1.3 本文的主要内容及工作 (10)1.3.1 课题内容 (10)1.3.2 课题拟解决的主要问题 (10)1.3.3 课题的创新点与难点 (10)第2章电流型反激式开关电源的工作原理 (12)2.1 引言 (12)2.2 电流型开关电源的结构框图及工作原理 (12)2.3 峰值电流型控制方法的特点 (13)2.3.1 峰值电流型控制的优点 (13)2.3.2 峰值电流型控制的缺点 (15)2.4 控制电路的专用芯片 (16)2.5 本章小结 (16)第3章反激式开关电源数学模型 (17)3.1 引言 (17)3.2 原边绕组回路模型的建立 (17)3.3 副边绕组回路模型的建立 (19)3.4 电压电流检测回路模型的建立 (20)3.4.1 电压检测电路： (20)3.4.2 电流检测电路 (21)3.5 电流型反激式单输出开关电源系统的稳态数学模型 (22)3.6 本章小结 (23)第4章电流型反激式开关电源的设计与硬件实现 (24)4.1 引言 (24)4.2 功率要求和性能指标计算 (25)4.2.1 开关电源的基本参数 (25)4.2.2 最大占空比的确定 (25)4.2.3 初级钳位保护电路 (25)4.2.4 电源输出整流电路 (26)4.2.5 功率开关管的选择 (26)4.3 高频变压器的设计和绕制方法 (27)4.3.1 引言 (27)4.3.2 开关电源高频变压器的参数计算 (27)4.3.3 高频变压器的绕制 (29)4.3.4 设计单片开关电源高频变压器时的注意事项 (30)4.4 本章小结 (31)第5章实验结果与分析 (32)5.1 试验结果与波形 (32)5.2 试验结果分析 (34)第6章结论与展望 (35)6.1 结论 (35)6.2 展望 (35)参考文献 (36)致谢 (37)外文资料原文 (38)外文资料译文 (41)第1章绪论第1章绪论1.1 开关电源概述1.1.1 开关电源发展历史现实生活中常用的电源，可以分为发出电能的电源和变换电能的电源两类。

反激式变换器原理设计与实⽤反激式变换器原理设计与实⽤1、引⾔反激式转换器⼜称单端反激式或“BUCK-BOOST”转换器，因其输出端在原边绕组关断时获得能量故⽽得名。

在反激变换器拓扑中，开关管导时，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。

其优点如下：a、电路简单，能⾼效提供多路直流输出，因此适合多组输出要求；b、输⼊电压在很⼤的范围内波动时，仍可有较稳定的输出，⽬前⼰可实理交流输⼊85-265V间，⽆需切换⽽达到稳定输出的要求；c、转换效率⾼，损失⼩；d、变压器匝数⽐值⼩。

2、反激变换器⼯作原理以隔离反激式转换器为例（如右图），简要说明其⼯作原理：当开关管VT 导通时，变压器T初级Np有电流Ip，并将能量储存于其中（E=Lp*Ip2/2）。

由于初级Np与次级Ns极性相反，此时次级输出整流⼆极管D反向偏压⽽⽌，⽆能量传送到负载。

当开关管VT关断时，由楞次定律：（感应电动势E=—N Δ∮/ΔT）可知，变压器原边绕组将产⽣⼀反向电动势，此时输出整流⼆极管D正向导通，负载有电流Il流通。

由图可知，开关管Q导通时间Ton的⼤⼩将决定IP、Vds的幅值为Vds（max）=Vin/1-Dmax。

（其中Vin:输⼊直流电压；Dmax：最⼤占空⽐Dmax=Ton/T）。

由此可知，想要得到低的漏极电压，必须保持低的Dmax，也就是Dmax<0.5，在实际应有中通常取Dmax=0.45，以限制Vds（max）≦2Vin。

开关管VT导通时的漏极⼯作电流Id，也就是原边峰值电流Ip，根据能量守恒原则即原副边安匝数相等NpIp=NsIs可导出等式：Id=Ip=Il/n。

因Il=Io，故当Io⼀定时，匝⽐N的⼤⼩即决定了Id的⼤⼩。

原边峰值电流Ip也可⽤下⾯公式表⽰：Ip=2Po/(n*Vin*Dmax)(n转换器的效率)。

基于MATLAB的反激变换器分析与设计毕业论文目录引言 (2)1 反激变换器理论基础 (3)1.1反激变换器的特点 (2)1.2反激变换器工作原理 (4)1.3反激变换器工作模式 (4)1.4反激电路MATLAB仿真建模 (5)1.5反激变换器的控制方法 (8)2单端输入多端输出反激变换器的设计 (8)2.1设计要求 (9)2.2设计平台 (9)2.3设计流程 (9)3 单端输入多端输出反激变换器的开环仿真 (9)3.1 设计电路系统框图 (9)3.2开环仿真分析 (9)3.3仿真结果分析 (12)4 单端输入多端输出反激变换器的闭环仿真分析 (12)4.1PID控制 (14)4.2闭环系统仿真框图 (13)4.3S IMULINK建模 (14)4.4闭环系统仿真 (15)结束语 (16)参考文献 (16)致谢 (16)作者简介 (18)声明 (20)引言开关晶体管开通和断开的时间比率是利用近代的电力电子技术来控制的,来保持电压稳定输出的一种电源叫做开关电源。

当开关电源还没出现的时候,这种工作电源都是采用线性稳压电源。

线性稳压电源也称为串联调整式稳压电源，具有良好的稳定性，快速反应性，输出纹波电压输出小，工作噪音小等优点，但也有工作效率低，体积膨大，集成性低，产生的热量大等问题。

开关电源是通过控制开关通断的时间比率来保持电路的输出电压稳定的一种电源，以它的小体积、轻重量、小功率、高效率、易扩容、智能化程度高、便于管理等特点，逐步取代线性稳压电源，成为直流稳压电源管理的主导方式[1]。

随着电子技术的不断发展,电子设备也得到了长足的发展，功能越来越强大,体积却越来越小,社会急切需求一种性能更高、体积更小、效率更高和集成性更强的新型电源；因此对开关电源的研究有着很重大的意义。

当前开关电源作为电力电子领域的一个重要研究方向，对其的研究，不仅有理论意义，而且对我们生活的改善，有着很重要的意义。

以Flyback电路作为开关电源的主电路为研究对象意义重大，而且MATLAB这款仿真软件具有十分强大的功能，还有针对电力电子的一些专用功能，因此在MATLAB平台上研究Flyback变换器，对于我们今后的学习工作是很有帮助的。

连续电流模式反激变压器的设计Design of Flyback Transformer withContinuing Current Model摘要:本文首先介绍了反激变换器(Flyback Converter)的工作原理,然后重点介绍一种连续电流模式反激变压器的设计方法以及多路输出各次级电流有效值的计算.关键词:连续电流模式(不完全能量传递方式)、不连续电流模式(完全能量传递方式)、有效值、峰值.Keywords: Continuing Current Model、Discontinuing Current Model、virtual value 、peak value.一.序言反激式变换器以其电路结构简单,成本低廉而深受广大开发工程师的喜爱,它特别适合小功率电源以及各种电源适配器.但是反激式变换器的设计难点是变压器的设计,因为输入电压范围宽,特别是在低输入电压,满负载条件下变压器会工作在连续电流模式(CCM),而在高输入电压,轻负载条件下变压器又会工作在不连续电流模式(DCM);另外关于CCM模式反激变压器设计的论述文章极少,在大多数开关电源技术书籍的论述中, 反激变压器的设计均按完全能量传递方式(DCM模式)或临界模式来计算,但这样的设计并未真实反映反激变压器的实际工作情况,变压器的工作状态可能不是最佳.因此结合本人的实际调试经验和心得,讲述一下不完全能量传递方式(CCM) 反激变压器的设计.二.反激式变换器(Flyback Converter)的工作原理1).反激式变换器的电路结构如图一.2).当开关管Q1导通时,其等效电路如图二(a)及在导通时初级电流连续时的波形,磁化曲线如图二(b).图一Io图二(a)当Q1存在其中.由于变压器初级与次级侧之线圈极性是相反的,因此二极管D1不会导通,输出功率则由Co 来提供.此时变压器相当于一个串联电感Lp,初级线圈电流Ip 可以表示为:ip(t)=ip(0)+1/Lp*∫0DTVdc*dtVdc=Lp*dip/dt此时变压器磁芯之磁通密度会从剩磁Br 增加到工作峰值Bw .3.当Q1截止时, 其等效电路如图三(a)及在截止时次级电流波形,磁化曲线如图三(b).Ls Is Io图三(a)当Q1截止时,变压器之安匝数(Ampere-Turns NI)不会改变,因为∆B 并没有相对的改变.当∆B 向负的方向改变时(即从Bw 降低到Br),在变压器所有线圈之电压极性将会反转,并使D1导通,也就是说储存在变压器中的能量会经D1,传递到Co 和负载上.此时次级线圈两端电压为:Vs(t)=Vo+Vf (Vf 为二极管D1的压降). 次级线圈电流:is(t)=is(DT)-1/Ls*∫DT TV S (t)*dtLp=(Np/Ns)2*Ls (Ls 为次级线圈电感量)由于变压器能量没有完全转移,在下一次导通时,还有能量储存在变压器中,次级电流并没有降低到0值,因此称为连续电流模式或不完全能量传递模式(CCM).三.CCM 模式下反激变压器设计的步骤1. 确定电源规格.1).输入电压范围Vin=90—264Vac;2).输出电压/负载电流:Vout=12V/1A;3).变压器的效率ŋ=0.802.工作频率和最大占空比确定.取:工作频率fosc=100KHz, 最大占空比Dmax=0.45.T=1/fosc=10us.Ton(max)=0.45*10=4.5usToff=10-4.5=5.5us.3.计算变压器初与次级匝数比n(Np/Ns=n).最低输入电压Vin(min)=90*1.2=108Vdc.根据伏特-秒平衡,有: Vin(min)* Dmax= (Vout+V f)*(1-Dmax)*n. n= [Vin(min)* Dmax]/ [(Vout+V f)*(1-Dmax)]n=[108*0.45]/[(12+1.0)*0.55]=6.8变压器初级峰值电流的计算.设输出电流的过流点为120%;输出总功率:Pout=1.2*V0*I0=1.2*12*1=14.4W电源输入功率：Pin= Pout/ŋ=14.4/0.8=18W如图四, 设Ip2=k*Ip1, 取1/2*(Ip1+Ip2)*Vin(min)*D= Pin Ip1Ip1=2Pin/[(1+k)*Vin(min)*Dmax] Ip2Ip2=0.2*Ip1=0.124A△I=Ip1-Ip2=0.617-0.124=0.493A ( 图四)4.变压器初级电感量的计算.由式子Vdc=Lp*dip/dt,得:Lp= Vin(min)*Ton(max)/ △I=108*4.5/0.493=986uH5. 变压器铁芯的选择.其中:L(变压器的初级电感量)= 986uHK1(窗口的铜填充系数)=0.0085变压器磁通密度Bmax=3000 Gs=0.30TI IL (初级电流有效值): I=)12(22I Ia D ∆+=0.265A Isp(短路的最大峰值电流,通常取初级正常工作峰值的 1.5～２倍) Aw*Ae=3460085.0265.0*3.02*617.0*10*986⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=0.0635cm 4 考虑到绕线空间,选择窗口面积大的磁芯,查表:EF20铁氧体磁芯的有效截面积Ae=33.5mm 2它的窗口面积Aw=30.24mm 2EF20的功率容量乘积为Ap =Ae*Aw=0.1013cm 4 >0.0635cm 4故选择EF20铁氧体磁芯.7.变压器初级匝数△B/Bmax=△I/Ip1△B=Bmax*△I/Ip1=0.3 *0.493/0.617=0.24T1).由Np=Lp*△I /[Ae*△B],得:Np=986*0.493/[33.5*0.24] = 60.45 取Np=61因此变压器磁芯选择通过.8. 变压器次级匝数的计算.Ns=Np/n=62/6.8=9.11 取Ns =9TS辅助匝数Na=Ua*Ns/Uo=15*9/12=11.25.取11TS12.变压器初级线圈和次级线圈的线径计算.1).导线横截面积:前面已提到,取电流密度j=6A/mm2变压器初级线圈:导线截面积= Ip(rms)/j=0.265/6A/mm2=0.044mm2初级线圈线径为0.24mm变压器次级线圈:次极电流有效值：I’=Io D1/(1-D)=1.2*45-1-/0.55=1.6A.0次级导线载面积=1.6/6=0.27 mm2次极线径=0.58mm5).变压器绕线结构及工艺.为了减小变压器的漏感,建议采取三文治绕法,而且采取该绕法的电源EMI性能比较好.四.结论.由于连续模式下电流峰值比不连续模式下小,开关管的开关损耗较小,因此在功率稍大的反激变换器中均采用连续模式,且电源的效率比较高.由于反激式变压器的设计是反激变换器的设计重点,也是设计难点,如果参数不合理,则会直接影响到整个变换器的性能,严重者会造成磁芯饱和而损害开关管,因此在设计反激变压器时应小心谨慎,而且变压器的参数需要经过反复试验才能达到最佳.。

反激式变换器设计的文献综述摘要：随着社会的不断发展人们对变开关电源的要求越来越高，市场的竞争也越来越激烈。

其中反激式变换器因为有效的提高了开关电源的效率，元器件相对较少，成本较低，结构简单应用范围广等特点越来越受到人们的青睐。

本文主要通过对反激式变换器原理的研究，以及结合SABER软件进行反真，设计出一个符合要求的反激式变换器。

关键词：反激式变换器，电流连续工作模式，电流断续工作模式，伏秒平衡研究背景及目的：随着社会的进步和经济的不断的发展，科学技术的不断进步,特别是在20世纪60年代电力电子学的出现，更完善了电气工程的完整性。

各种电力电子装置广泛的应用于高压电流输电，静止无功补偿，电力机车牵引，交直流电力传动，电解，励磁，电加热，高性能交直流电源中。

因此，世界各国，都无不看中电力电子学对电气工程的作用。

在我国电气工程作为一个一级学科，它包含了两个五个二级学科，即电力系统及其自动化，电机与电器，高电压与绝缘技术，电力电子与电力传动，电工理论与新技术。

在这五个学科电力电子学都处于十分特殊的地位。

反激式变换器因为是开关电源的重要组成部分，开关电源的效率直接影响各电器的工作，是衡量电器好坏的重要指标。

开关电源的设计若不达标，将会浪费大量的资源，因此设计一个效率高的开关电源尤其重要。

反激式转换器又称单端反激式或：‘Buck-Boost’转换器，因其输出端在原边绕组关断时获得能量故而得名。

在反激变换器拓扑中，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，其因电路简单，转换效率高损失小，变压器匝数比值小等优点【1】，极大的提高了开关电源的效率，所以反激式变换器日益成为国内外开关电源研究的热点。

&历程：随着许多电器尺寸的不断减小，供电电源的粗变却大的多，人们在减小开关电源的体积、重量方面做了许许多多的改进。

一种反激式DC-DC变换器设计与研究
夏泽中; 马吉祺; 张法明
【期刊名称】《《电源技术》》
【年(卷),期】2013(37)5
【摘要】针对电池电源管理中的开关变换器应用,采用NCP1200电流型PWM控制芯片设计了一种多路隔离输出的反激式DC-DC变换器。

给出了高频变压器初次级匝数以及相关参数的计算方法。

对电路中的各种寄生参数进行建模、分析、计算和测量,并根据这些参数设计了钳位电路,通过实验验证了其可行性。

实验结果表明,所设计的阻容二极管(RCD)钳位和阻尼电路对减小开关管应力和电压振荡是有效的,有利于提高变换器的工作效率。

【总页数】4页(P853-856)
【作者】夏泽中; 马吉祺; 张法明
【作者单位】武汉理工大学湖北武汉430070
【正文语种】中文
【中图分类】TM57
【相关文献】
1.一种小功率高效率反激式DC-DC变换器的优化设计 [J], 谢仁践;张波
2.反激式DC-DC变换器噪声和纹波的抑制 [J], 吉振云
3.基于UC2843的DCM模式下反激式DC-DC变换器仿真研究 [J], 王春宁;武浩;陈明会
4.反激式DC-DC变换器中补偿环路设计 [J], 吴奇松;杨华;吕士银;解冀
5.反激式DC-DC变换器滑模控制研究与仿真 [J], 徐晓冰;戚枭宏;李冰;罗国军;王建平;王钦
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。