基于PI Expert软件的反激式开关电源设计方案

PI工程师的电源设计文章1. 反激式电源中的铁氧体磁放大器对于两个输出端都提供实际功率(5V 2A和12V 3A，两者都可实现± 5%调节)的双路输出反激式电源来说，当电压达到12V时会进入零负载状态，而无法在5%限度内进行调节。

线性稳压器是一个可实行的解决方案，但由于价格昂贵且会降低效率，仍不是理想的解决方案。

我们建议的解决方案是在12V输出端使用一个磁放大器，即便是反激式拓扑结构也可使用。

为了降低成本，建议使用铁氧体磁放大器。

然而，铁氧体磁放大器的控制电路与传统的矩形磁滞回线材料(高磁导率材料)的控制电路有所不用。

铁氧体的控制电路(D1和Q1)可吸收电流以便维持输出端供电。

该电路已经过全面测试。

变压器绕组设计为5V和13V输出。

该电路在实现12V输出± 5%调节的同时，甚至还可以达到低于1W的输入功率(5V 300 mW和12V零负载)。

文章2. 使用现有的消弧电路提供过流保护考虑一下5V 2A和12V 3A反激式电源。

该电源的关键规范之一便是当12V输出端达到空载或负载极轻时，对5V输出端提供过功率保护(OPP)。

这两个输出端都提出了± 5%的电压调节要求。

对于通常的解决方案来说，使用检测电阻会降低交叉稳压性能，并且保险丝的价格也不菲。

而现在已经有了用于过压保护(OVP)的消弧电路。

该电路能够同时满足OPP和稳压要求，使用部分消弧电路即可实现该功能。

从图2可以看出，R1和VR1形成了一个12V输出端有源假负载，这样可以在12V 输出端轻载时实现12V电压调节。

在5V输出端处于过载情况下时，5V输出端上的电压将会下降。

假负载会吸收大量电流。

R1上的电压下降可用来检测这一大量电流。

Q1导通并触发OPP电路。

文章3. 有源并联稳压器与假负载在线电压AC到低压DC的开关电源产品领域中，反激式是目前最流行的拓扑结构。

这其中的一个主要原因是其独有的成本效益，只需向变压器次级添加额外的绕组即可提供多路输出电压。

本文讨论，并 开关效率可达开发周期最简外围此被广泛 TOPSw 型开关电的脉宽调电压UO 降变。

其中3 电路设以TO 出＋15V/外围电路电路5部据各路输3.1输输入整流干扰和差PI 介绍了PI 一给出设计中注电源被称为高80%左右。

而长，成本高，电路、最佳性地应用在中小witch_GX 属源。

通过改变制器是一个降低时，经过，脉宽调制设计OPSwitch_GX 0.5A、－15V 进行，外围分[3]。

设供出功率之和，输入整流滤波滤波电路包括模干扰，其中 TOP-S 一种采单端反注意事项。

高效节能型电而通常开关电系统可靠性性能指标等优小功率电源中属于漏极开路变控制端电流电流反馈式的过光耦反馈电（PWM）采用X 中的TOP24V/0.5A、＋5电路可分为输供电条件为8，选择TOPSw 波电路设计括输入交流滤中C1为安规Sw 系列反激式开关电电源，因为内电源的设计使性差。

TOPSwi 优点，从而提中。

输出并且利用流IC 的大小的控制电路，电路使得IC 减用开关频率固图1 45Y 为例介绍5V/2A，总输输入整流滤波5V~220VAC(1witch 芯片，滤波、整流、规电容，是为列的单端电源IC 的工程内部电路工作使用控制电路itch 系列智能提高了电源的用电流来线性小，能连续调利用反馈电减小，占空比固定而占空比 设计的电路绍此类控制芯出功率25W。

波电路、钳位15%)，工频，可得到该型电容稳压三为了去除差模反激式开程设计方法，作在高频开关路与功率MOSF 能开关电源集的效率，降低性调节占空比节脉冲占空电流IC 来调节比增大，输出可调的调试方路原理图片的应用。

由于TOPSw 位保护电路、若不加说明型号芯片的各三部分。

交流干扰；L1为开关电源对IC 外围电关状态，自身FET 相分立的集成芯片具有低了成本，增比的AC/DC 电比，实现脉宽节占空比D,出电压随之升方式。

图1是使用T witch 集成度变压器、输明，以下设计各项参数。

基于一种PI Expert的反激式开关电源设计方案
1.引言
 近年来，开关电源的发展非常迅速。

相对于线性电源，开关电源有着体积小、重量轻、效率高、抗干扰强、输出电压范围宽和便于模块化等优点。

开关电源分为隔离和非隔离两种形式，而隔离式又有正激和反激两种拓扑结构。

 一般在中小功率电源场合，反激式开关电源往往最具性价比，因此被广泛应用于家电、工业控制、通讯、LED照明等领域。

但设计一款具有高性价比的开关电源并非易事，需要设计人员具备丰富的理论知识和实践经验。

按照传统的手工设计方法，开关电源需要计算的参数变量非常多，工作量较大。

为配合用户进行开关电源的设计，Power Integrations公司推出了PI Expert电源设计软件，大大地减轻了设计人员的工作量。

该软件简单易用，灵活方便，是一种高效的开关电源设计工具。

 2.反激式开关电源的基本原理
 所谓反激式开关电源，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。

反激式开关电源中的变压器起着储能元件的作用，可以看作是一对互相耦合的电感。

在实际应用中，反激变换器又经常被设计成不连续导通模式(DCM模式)和连续导通模式(CCM模式)，以便根据具体的使用情况实现开关电源的最佳性能。

 反激式开关电源一般由电源整流滤波电路，开关芯片，高频变压器，漏极箝位电路，反馈电路和输出滤波电路组成。

反激式开关电源设计方法1.工作原理反激式开关电源是一种将线性变压器替换为变压器型电感器的开关电源。

它的工作原理是通过开关管周期性的打开和关闭，将直流电源的电能经过变压器转化为需要的输出电压。

当开关管打开时，电流从电源流入变压器进行储能；当开关管关闭时，储存在变压器中的电能会通过二次侧电容器得以释放，并输出到负载上。

2.主要组成部分(1)输入滤波电路：用来消除电源输入端的干扰信号，保证稳定的输入电压。

(2)整流电路：将交流输入电压转化为直流电压，常采用整流桥整流。

(3)激励电路：用来控制开关管的导通和关闭，以实现变压器的能量转移。

(4)变压器：用来完成电能的变换和隔离，将输入端的电能转换为所需的输出电能。

(5)输出电路：包括输出电容和输出滤波电路，用来滤除开关产生的高频脉冲，以得到稳定的输出电压。

3.设计要点在进行反激式开关电源设计时(1)确定输出电压和电流需求：根据实际应用需求，确定所需的输出电压和电流，并根据负载特性选择合适的功率等级。

(2)选择合适的开关管和变压器：根据负载需求和电路参数，选择合适的开关管和变压器，以保证输出电压和效率的要求。

(3)控制开关频率和占空比：根据负载要求和电路特性，选择合适的开关频率和占空比，以保证输出电压的稳定性和整体效果。

(4)进行热设计和保护措施：由于开关管会产生较高的温度，需要进行合理的热设计，同时添加保护电路，如过流保护、过温保护等，以保证电路的安全性和可靠性。

(5)进行EMC设计和测试：由于开关电源会产生较大的电磁干扰，需要进行EMC设计和测试，以满足相关的国际标准要求。

总结：反激式开关电源是一种常用的电源设计方案，其设计方法包括确定输出需求、选择合适的器件、控制开关频率和占空比、进行热设计和保护措施，以及进行EMC设计和测试。

通过合理的设计和选择，可以实现高效率、小型化的电源方案，满足各种电子设备的需求。

初次设计反激电源式电源步骤准备在初次设计电源之前，应确保电源所采用的印刷电路板符合Power Integrations器件数据手册中指定的布局指南。

如果在实验用面包板或原始样板上搭建设计的电路，会引入很多寄生元件，这样会影响电源的正常工作。

而且，许多实验用面包板都无法承载开关电源所产生的电流水平，并可能因而受损。

此外，在这些电路板上非常难以控制爬电距离和电气间隙。

所需设备在本课程中，您将用到以下设备：1.一个隔离式交流电源供应器或一个自耦变压器2.一个瓦特表3.至少四个数字万用表，其中两个具有高精度电流量程4.一个带有高压探针的示波器5.一个电流探针6. 还有您的实际负载第1章：术语本课中将频繁使用的两个术语是“稳压”和“自动重启动”。

当电源处于稳压状态时，控制器持续接收反馈，所有输出电压均保持稳定不变，并处于指定的容差限值内。

自动重启动是Power Integrations器件中内置的一种保护模式。

处于稳压状态的输出自动重启动在工作期间，如果所消耗的功率大于电源所能提供的功率限值，或者在启动后，电源的输出电压在指定的时间内不能达到稳压，Power Integrations器件将进入自动重启动保护模式。

这种设计通过限制电源在故障情况下提供的平均功率，可防止元件受损。

有关特定的自动重启动导通时间，请参见相关的Power Integrations器件数据手册。

在测试期间，如果发现电源性能与本课程中所描述的情况不符，或者表现出任何异常特征，请停止测试程序，并参照其他PI大学故障诊断课程中的内容排查问题，或者联系当地PI代表解决问题。

第2章：设计信息现在就可以开始测试了。

下面，我们将以使用TinySwitch -PK器件的RD-1151参考设计电路板为例进行讲解。

该电源用于DVD播放器，可提供7.5 W的连续输出功率，峰值功率为13 W。

连续输出功率分为四路输出，它们包括：3.3 V，500 mA5 V，500 mA正12 V，250 mA负12 V，30 mA第3章：目测设计之前，应先目测检查电路板，确保所有极性组件都已正确插装。

开关电源设计笔记:几分钟搞定一款LED电源设计
PI Expert 是PI 公司推出的一款用于单片开关电源的计算机辅助设计软件，也称为PI Expert 专家系统，目前的版本是9.0。

它能根据设计人员的要求，在输入了一系列技术指标以后，自动生成电路拓扑、设计结果、材料清单、PCB
布局、变压器参数和结构等。

在1-5 分钟内，就可以完成一款单片开关电源的
设计工作。

目前支持的单片IC 有以下六大类：
TOPSwitch-GX PeakSwitch TinySwitch-II TinySwitch-III DPA-Switch LinkSwitch-II
PI Expert Suite 9.0 : 新版软件现在增加了对其LinkSwitch-PL 和LinkSwitch- PH LED 驱动器IC 以及近期推出的TinySwitch-4 离线式开关IC 产品系列的设计支持。

V9.0 还附带一款增强的电路原理图处理工具，借助这个工具，设计师
可将自动生成的电路原理布局图所创建的最终BOM 上传至选定、可满足设计
需求的领先分销商。

这款软件是完全免费的，下载地址：
powerint/zh-hans/design-support/pi-expert-design-software
软件下载后，工具-首选项-语言改为简体中文即可，可以进行汉化出了，下
载前要先注册，但注册很方便，几分钟就搞定。

下面是我设计一款功率为20W 的输出LED 驱动电源设计过程：
第一步：选择电路形式（反激）选择芯片，选择LinkSwitch-PL，看下图:
第二步：先择输出电源类型，这里选AC195-265V。

基于PI公司TinySwitch-Ⅲ系列单片机的反激式开关电源高频变压器设计发布时间：2021-04-28T10:16:10.383Z 来源：《基层建设》2020年第34期作者：欧春华1 温得贤2 林永河3 [导读] 摘要：开关电源被誉为高效、节能型电源，它代表着稳压电源的发展方向。

广东TCL智能暖通设备有限公司广东中山 528400 摘要：开关电源被誉为高效、节能型电源，它代表着稳压电源的发展方向。

目前，单片开关电源集成电路以其高集成度、高性价比、最简单外围电路、最佳性能指标的显著优点、被广泛应用，已成为设计中、小功率开关电源的优选产品。

其中高频变压器是开关电源的重要部件，它起到传输能量、电压变换和电气隔离的作用。

高频变压器的设计是制作开关电源的一项关键技术。

本文介绍了空调中常用反激式开关电源电路高频变压器设计方法，一般开关电源电路设计者在使用PI的TinySwitch-Ⅲ系列单片机及不同的开关电源电路方案时可以此为参考，更快、更好地完成特定功能的硬件设计。

希望介绍能对控制板关于开关电源的硬件设计可靠性的提升有所帮助。

关键词：TinySwitch-Ⅲ系列单片机；反激式开关电源；开关电源；高频变压器引言目前在空调等家电产品中，开关电源芯片TinySwitch-Ⅲ系列单片机还是应用非常广泛，但是伴随技术的进步，新的开关电源芯片不断涌现，目前已开始使用三垦的STR-L472等开关电源芯片，但其中的设计原理与TinySwitch-Ⅲ系列单片机也有很多相通的地方。

本文主要基于TinySwitch-Ⅲ系列单片机，通过输入电压、工作模式、磁芯选型、初级次级绕组匝数计算、等几个方面进行反激式开关电源高频变压器设计说明；一、按负载需求给出已知参数假设要设计一个20W反激式通用开关电源模块的高频变压器。

已知，输入电压Uin：85V~265V、输出电压Uout=12V、输出的功率Pout=20W、效率η=80%、开关频率fs=132KHz，原理图如下：二、根据输入电压，计算出最大占空比Dmax Dmax=UOR/（UOR+UImin-UDS（ON））*100% UOR为二次侧感应电压，UImin为最小输入直流电压，UDS（ON）为开关管导通时压降。

开关电源设计软件PI Expert 学习笔记（含参数选取，设计原理图）社区搞活动，也借机会学习一下电源的设计工具PI Expert，先下了软件,默认是英文版的，不过汉化很容易，在菜单设置里改成中文菜单就行了，很方便。

下面的图都是汉化这后的结果。

上图是新建设计后出现的第一个窗口，从内容看是专为PI产品而开发的,包含所有PI产品的系列和产品选单，点选相应的产品就可能进行设计了，可能由于后面的设计文件里有PCB 布局的内容，所以在这里有封闭形式和外壳形式的选择。

根据实际应用选完后点下一个按钮这个汉化的就有点那个了。

建议改进一下。

PI Expert这款软件的分类很详细，可根据实际情况选择输入电源。

如果不是通用可点用户自定义设计输入电压范围。

此图是对输出电源的设置,点添加可把电源设计成单路或多路输出，三个参数选两个，第三项自动计算得出。

这里设计一个DC5V3A的电源输出,容差是默认的，如果不满意自己调整，这个功能在其他的设计工具里不大多见。

觉得软件设计的还是蛮精细的。

关于起始项的选择,好象不是很重要，只是在设计完成时最先显示的内容。

这个图没有动,都是默认的值。

说明的文字不详细不大好理解,应该是变压器的一些设置根据选择的参数对方案进行筛选，给出下图中推荐方案的数量和内容。

会给出多个方案代参考，选择一个需要的,通常第一个是较优的选择，点打开,软件开始进行设计，结束后会给出设计文件。

另外汉化的不太彻底，表头都是英文。

最后给出的电路原理图，应该说电路原理是很规范的,和实际的设计方案相差不大，此前曾对以前一款电源进行了对比，与最终设计相差不大，元器件取值也较准确.精密电阻和普通电阻的选择都有区分。

变压器电特性及绕制结构都有详细说明，这个在其他软件里不大多见。

很强大。

最后的设计方案文件，bom，PCB参考设计。

原理图,及变压器的设计文件，PCB布板下方有不少说明，可以减少调整布板时出现的麻烦，因为电源的尺寸是需要根据实际应用情况进行改变的,这个很有用。