反激式开关电源设计详解
一、工作原理
1.开关管控制：反激式开关电源中，开关管起到了关键的作用。当输入电压施加在开关管上时，开关管处于导通状态，此时电流流经变压器和输出电路，能量存储在变压器核心中。当输入电压施加在开关管上时，开关管处于截止状态，此时能量释放，通过一对二极管和电容器形成输出脉冲电流。
2.变压器作用：反激式开关电源中的变压器主要用于将输入电压转换为所需的输出电压。在导通状态下，输入电压施加在变压器的一侧，能量存储在变压器的磁场中。在截止状态下，变压器的磁场崩溃，能量释放到输出电路中。
3.输出电路过滤：输出电流通过一对二极管和电容器形成脉冲电流。为了使输出电流更加稳定，需要通过电容器对输出电流进行滤波，降低脉冲幅度，使输出电压更加平稳。
二、基本结构
1.输入滤波电路：由于输入电源通常含有较多的噪声和干扰，为了保障开关电源的正常工作，需要在输入端添加一个滤波电路，通过滤波电容和电感将输入电压的尖峰和噪声滤除。
2.开关控制电路：开关控制电路用于对开关管进行控制，使其在合适的时机打开和关闭。常见的控制方式有定时控制和反馈控制两种。 3.开关管：开关管在反激式开关电源中起到了关键的作用。常见的开关管有MOS管、IGBT管等，其特性包括导通损耗、截止损耗和开关速度等。
4.变压器：变压器用于将输入电压变换为所需的输出电压。同时，变压器还能起到隔离输入电源和输出负载的作用，保护负载。
5.输出整流滤波电路：输出整流滤波电路用于对输出电流进行整流和滤波，使输出电压更加稳定。
三、常见设计方法
1.脉冲宽度调制（PWM）控制：PWM是一种常用的反激式开关电源控制方法，通过控制开关管的导通时间来调节输出电压和电流。PWM控制能够实现较高的效率和较低的输出波纹，但需要一定的控制电路。
2.变压器匹配设计：在设计反激式开关电源时，需要合理选择变压器的匝数比，以实现所需的输入输出电压转换。同时，还需要考虑变压器的大小和功耗。
反激式开关电源(flyback)是一种常见的电源结构，广泛应用于电子设备中。它具有结构简单、成本低廉、效率高等优点，在消费电子、工业控制和通信设备等领域被广泛应用。本文旨在介绍反激式开关电源环路设计的基础知识，包括工作原理、设计步骤和注意事项。
一、反激式开关电源的工作原理
1.1 反激式开关电源的基本结构
反激式开关电源由输入滤波器、整流桥、高频变压器、功率开关器件、输出整流滤波器、控制电路等组成。其中，高频变压器是反激式开关电源的关键部件，通过变压器实现输入电压的隔离和变换，功率开关器件则控制变压器的工作状态，实现电源的调节和稳定输出。
1.2 反激式开关电源的工作原理
反激式开关电源通过功率开关器件周期性地将输入电压斩波，将输入电能存储在变压器的磁场中，然后再将其转换为输出电压。在工作周期的后半段，存储的能量释放到输出负载上，从而实现对输出电压的调节。通过控制功率开关器件的导通时间和断态时间，可以实现对输出电压的调节和稳定。
二、反激式开关电源环路设计的基础知识
2.1 反激式开关电源的设计步骤
（1）确定电源的输入输出参数：包括输入电压范围、输出电压、输出电流、负载调整范围等； （2）选择功率开关器件和高频变压器：根据电源的输入输出参数和工作频率选择合适的功率开关器件和高频变压器；
（3）设计反激式开关电源的控制电路：根据所选的功率开关器件和高频变压器设计相应的控制电路，包括PWM控制电路、电源启动电路等；
（4）设计输入输出滤波器和保护电路：设计输入输出滤波器，保证电源的输入输出稳定和干净，设计过压、过流、过温等保护电路，保证电源的安全稳定工作。
2.2 反激式开关电源环路设计的注意事项
（1）磁性元件的设计：高频变压器和输出感应元件的设计是整个反激式开关电源设计的关键，应合理设计磁芯、线圈匝数等参数，保证磁性元件承载功率、效率和体积的平衡；
（2）功率开关器件的选择和驱动：应选择合适的功率开关器件，并设计合理的驱动电路，保证功率开关器件的可靠工作和转换效率；
电力电子技术实操技能训练
CR6853控制的反激式开关电源设计
系 别
电气工程学院
专业班级 09电气6班
学生姓名
指导教师 王 志 强
提交日期 2012年9月20日
请叫我雷
锋~~
一、 反激稳压电源的工作原理
1、 设计要求：
（1） 输入直流电压为90V～220V；
（2） 输出直流电压为12V，功率为30W；
（3） 开关频率为65KHz。
2、 CR6853控制的反激式开关电源原理分析：
图1 CR6853控制的反激式开关电源原理图 以上电路采用功能模块可以表示为：
（1） 输入滤波电路
开关电源的输入滤波器的主要作用是抑制电网中的噪声，使电子设备抗干扰
能力大大加强，仅使电源工作频率附近的频率成分顺利通过，衰减高次频率成分。
它还能抑制开关电源所产生的共模干扰和差模干扰进入交流电网，避免干扰其他
电气电子设备。 AC 输入滤波 整流滤波 逆变 输出整流滤波
辅助电源 控制电路 检测 DC12V输出
开关电源输入滤波器的结构如图2所示：
图2 入滤波器的结构
输入滤波器主要是由电容和电感组成。
（2） 整流滤波电路
一般情况下的交流电压输入的电源，其整流器
大多为桥式整流电路，每半个周期里，有两个整流
二极管参与导电。整流滤波电路如图3所示：
图3 整流滤波电路
（3） RCD吸收电路
MOSEFT关断时，当 超过RCD缓冲电路中的电容两端的电压 时，缓冲二极
管导通，尖峰电流被RCD电路吸收时，从而削减尖峰电流。缓冲电容一定要足够
大，才能保证在一个开关周期内电容两端的电压没有显著变化。但吸收电容太大，
也会增加缓冲电路的损耗，必须折中。
图4 RCD吸收电路
（4） 电压反馈控制电路
反激电源原副边隔离，电压调节需要采样副边输出电压，经过调节后需要控制原
边开关管的门极驱动，因此电压反馈控制涉及到采样隔离和PI调节。采用TL431
和TLP521 的控制电路如下：
图5 TL431控制电路
开关电源设计（精通型）
一、开关电源基本原理及分类
1. 基本原理
开关电源的工作原理是通过控制开关器件的导通与关断，实现电能的高效转换。它主要由输入整流滤波电路、开关变压器、输出整流滤波电路和控制电路组成。在开关电源中，开关器件将输入的交流电压转换为高频脉冲电压，通过开关变压器实现电压的升降，经过输出整流滤波电路，得到稳定的直流电压。
2. 分类
（1）PWM（脉冲宽度调制）型开关电源：通过调节脉冲宽度来控制输出电压，具有高效、高精度等特点。
（2）PFM（脉冲频率调制）型开关电源：通过调节脉冲频率来控制输出电压，适用于负载变化较大的场合。
二、开关电源关键技术与设计要点
1. 高频变压器设计
（1）选用合适的磁芯材料，保证变压器在高频工作时的磁通密度不超过饱和磁通密度。
（2）合理设计变压器的绕组匝数比，以满足输出电压和电流的要求。
（3）考虑变压器损耗，包括铜损、铁损和杂散损耗，确保变压器具有较高的效率。
2. 开关器件的选择与应用
（1）开关频率：根据开关电源的设计要求，选择合适的开关频率。 （2）电压和电流等级：确保开关器件能承受最大电压和电流。
（3）功率损耗：选择低损耗的开关器件，提高开关电源的效率。
（4）驱动方式：根据开关器件的特点，选择合适的驱动电路。
3. 控制电路设计
（1）稳定性：确保控制电路在各种工况下都能稳定工作。
（2）精度：提高控制电路的采样精度，降低输出电压的波动。
（3）保护功能：设置过压、过流、短路等保护功能，提高开关电源的可靠性。
三、开关电源设计实例分析
1. 确定设计指标
输入电压：AC 85265V
输出电压：DC 24V
输出电流：4.17A
效率：≥90%
2. 高频变压器设计
选用EE型磁芯，计算磁芯尺寸、绕组匝数和线径。
3. 开关器件选择
根据设计指标，选择一款适合的MOSFET作为开关器件。
4. 控制电路设计
采用UC3842作为控制芯片，设计控制电路，实现开关电源的稳压输出。
