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一种快速设计反激开关电源主电路的新方法

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19. 35 mV ,输出电压精度为 ±0. 10 % ,实测已实现系统板的结果显示 ,输出电压纹波较之仿真结果偏小约 ±3. 50 mV 。
关键词 :反激开关电源 ;变压器 ;快速设计 ; PSIM 仿真 ;测试
中图分类号 :TN432
文献标识码 :A 文章编号 :100529490( 2009) 0320604204
不合理而带来的误差 。计算可得 , L m = 686. 4 μH 。
接着根 据 MOS 管 最 大 峰 值 电 流 公 式 Ipk =
2V in Ton / L m ,其中 Ton 为 MO S 开关管的导通时间 ( Ton = Dmin / f s ) ,又得到 Ipk = 1. 85 A 。 2. 1. 3 确定初次级匝数与回代检验
其中 : Pin 为反激系统的输入功率 , KRF 为纹波因数 ,对
于不连续模式有 KRF ≡1 ,而对连续模式 KRF < 1 ,一
般设定在 0. 3 ～ 0. 5 之间 。
当高压输入时 (输出功率不变) , 系统处于临界
或不连续模式 ( KRF ≡1) , 因此 , 我们提出在最大输
入条件下计算初级电感 , 即可避免因设定纹波因数
最大输入电压 (230 V) 条件下确定初级侧电感 ,在最小输入电压 (90 V) 条件下验证设计参数的正确性 ,优点是既可简化设计
过程 ,又可避免因传统确定初级电感 (最小输入电压和满载条件) 需要估计纹波因数所带来的误差 。成功地设计了一款 90～
264 V 输入 19 V 输出的反激开关电源 ,采用 PSIM6. 0 工具仿真该电源系统 ,结果显示反激变换器的输出电压纹波最大为 ±
电 子 器 件
第 32 卷
和磁通量密度 。考虑到系统的输出功率和工作频率 , 采用铁芯 PO T23019 ,材质为 TD K 的 PC44 ,截面积 为 Ae = 119 mm2 。假定饱和磁通量密度 Bmax 为 0. 32 T (如果没有参考数据 ,一般选取 0. 32 T ～ 0. 4 T) , 计算可得 , Np (min) = 33. 37 。
初次级线圈匝数 Np 和 Ns 的选择须符合两个条 件 : Np(min) = 33. 37 与 n = Np / Ns ,且 Np 、Ns 为整数。取 Ns = 6(从符合条件的最小整数取起) , 则由 n = Np / Ns ,可得 Np = 33. 72 , Np 不是整数 ,不符合条件。因 此 ,我们将 Np 取整(令 Np = 34) 后 ,算得 n = 5. 666 7。
第
32 卷 第 3 2009 年 6 月
期
电子器件
Chinese J ournal Of Elect ron Devices
Vol . 32 No. 3 J un. 2009
Rapid Design Method of Flyback Switching Converter 3
Z H A N G J ie1 , L I W ens hi1 3
1 反激开关电源基本结构与原理
目前 ,反激开关电源的控制部分通常选用电 流模 PWM 集 成 芯 片 。电 流 控 制 PWM 技 术 于
收稿日期 :2009202204 基金项目 :国家自然科学基金资助 (60572074) 作者简介 :张 杰 ,女 ,硕士研究生 ,主要从事开关电源设计与研究 ,jie_8376 @163. com ;
表 1 系统设计的规格
参数名称 V in Vo Po fs η
量值 90～264 V
19 V 65 W 65 k Hz 85 %
如下的论述顺序分别针对图 1 中的主电路 ,包 括变压器 、MOS 管和 RCD 箝位电路 。 2. 1 变压器的快速设计
临界条件法从控制输出整流二极管的最大反向
压降着手 ,在最大输入条件下确定变压器的初级电 感与初 、次级匝数 ,在最小输入条件下验证设计参数 正确性 。该法可将变压器的设计流程[5] 缩减为四
第3期
张 杰 ,李文石等 :一种快速设计反激开关电源主电路的新方法
1967 年由美国 BOSE 公司提出[3] ,利用电感电流 的反馈输出 ,直接控制功率开关管的占空比 ,以实 现峰值电流对电压反馈的跟踪 ,但若占空比大于 50 % ,须要进行电流斜坡补偿 ,否则将导致系统的 不稳定 。
图 1 是电流模反激开关电源的基本原理框图 。 采样输出电压 V o ,分压得到反馈电压 V fb ,V fb 与基 准电压 V ref 经误差放大器 EA 输出调制电压 V c ,V c 与 V s (叠加自斜坡补偿和电感电流采样值) 比较 ,其 输出置位 RS 触发器 ,输出驱动 MOS 管的导通时 间 ,从而控制输出电压 V o [4 ] 。
在最大交流电压 V in = 230 V 输入条件下 ,再写 伏秒平衡关系式为
2V in ·Dmin = V r ·(1 - Dmin )
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
(3)
可得 : Dmin = 0. 254 。
根据变压器的初级电感公式 :
L m = ( 2V in ·Dmin ) 2 / 2 Pin ·f s ·KRF
(4)
降 (一般取 0. 7 V) ,计算可得 n = 4. 98 。
为判断是否满足整流管最大反向电压的要求 ,
需将匝比 n 代入公式 (V Dmax = 2V in(max) / n + V o , 实 选肖特基二极管耐压 100 V ) 中 ,得 V Dmax = 93. 5 V , 由于该二极管关断时存在次级漏感和振荡诱导尖 峰 ,为留足约 15 V 的电压裕量 ,尚须重新假定 Dmax , 以便增大 V r 。实取 Dmax = 0. 48 , 重复上述计算得 V Dmax = 85. 37 V , 基本满足耐压条件 , 此时有 : n = 5. 62 ,V r = 110. 7 V 。 2. 1. 2 粗估最大输入条件下初级电感值
V dc(min) ×Dmax = V r (1 - Dmax )
(1)
其中 :V r 为次级折射到初级的反射电压 ,计算可得
V r = 98. 2 V ,再由匝数比关系 :
n = Np/ Ns = V r/ (Vo + V F)
(2)
其中 : Np 和 N s 分别为变压器初级次级线圈的匝数 ,
V o 为输出电压 ,V F 为输出整流二极管的正向导通压
图 1 电流模式反激开关电源的原理框图
前述的电感电流反馈可对电压 V o 前馈调节 , 因此 ,提高了电源系统的动态响应速度 。
2 快速设计反激开关电源的主电路
明确给出系统设计的参数规格见表 1 , 其中 V in 、V o 、Po 、f s 和η分别是系统的输入电压 、输出电 压 、输出功率 、工作频率和估计效率 。
步: Step 1 粗估初次级线圈匝数比 ; Step 2 粗估最大输入条件下初级电感值 ;
Step 3 确定初次级匝数与回代检验 ;
Step 4 验证最小输入条件下的参数 。
2. 1. 1 粗估初次级线圈匝数比
首先 ,假定最小直流输入电压 为 V dc(min) 120 V , 最大占 空 比 Dmax = 0. 45 ( 对 于 连 续 模 式 , 建 议 将 Dmax 设定在 0. 5 以下 ,避免发生谐波振荡[6 ] ) ,根据 伏秒平衡原理[7 ] :
Abstract :An effective and usef ul design met hod of flyback switch power supply is p ropo sed. This critical co nditio n met hod matches t he o utp ut power above 50 W flyback co nverter and feat ures in (1) calculating t he p rimary inductance in t ransformer under t he highest inp ut voltage and (2) validating all new parame2 ter s under t he lowest inp ut voltage , wit h merit s of avoiding errors in t he past for estimating t he ripple fac2 tor before t he p rimary inductance calculatio n under t he lowest inp ut voltage. Based o n above met hod o ne t ype of 90～264 V inp ut and 19 V o utp ut switch power supply was successf ully designed. Power sim tool simulatio n result s p roved t hat t he o utp ut voltage ripples are bet ween maximum range of ±19. 35 mV and t he p recisio ns of o utp ut voltage are in range of ±0. 10 %. The p rotot ype tested result s showed t hat t he o utp ut voltage ripples are lower in values of ±3. 50 mV t han p revio us simulatio n result s. Key words :flyback switch power supply ;t ransformer ;rapid design ; Powersim simulatio n ; measurement EEACC :1260 ;1210

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一种小型化反激式开关电源的设计

一种小型化反激式开关电源的设计

收稿日期:2005-08-20作者简介:胡蔷(1964- ),女,湖北武汉人,讲师,本科。

文章编号:1008-8245(2005)06-00-00一种小型化反激式开关电源的设计胡 蔷(黄石理工学院电气与电子信息工程学院,湖北黄石435003)摘 要:以U C 3842芯片为核心,设计了一种新型的小型化单端反激式、宽电压输入、多路电压稳定输出的开关电源电路。

关键词:反激式开关电源;电流型P WM ;占空比中图分类号:T N 492 文献标识码:BD e s i g no fAS m a l l -s i z eF l yb ac kS w i t c hP o w e r H u q i a n g(S c h o o l o fE l e c t r i c a l a n dE l e c t r o n i c I n f o r m a t i o nE n g i n e e r i n g ,H u a n g s h i I n s t i t u t eo fT e c h n o l o g y ,H u a n gs h iH u b e i 435003)A b s t r a c t :T h e p a p e r d w e l l s o n t h e d e s i g n o f a s m a l l t y p e o f s w i t c h p o w e r c i r c u i tw i t h i t s c o r e o fU C 3842w h i c h h a s a s i n g l e f l y b a c k ,w i d e v o l t a g e i n p u t a n dm a n y w a y s v o l t a g e o u t p u t .K e y wo r d s :f l y b a c ks w i t c h p o w e r ;c u r r e n tP WM ;d u t y r a t i o 许多家电产品都需要由多路稳压电源来供电,在电子仪器、自控装置中也要给各种模拟与数字电路提供多路电源。

一种采用UC2844的反激式开关电源设计

一种采用UC2844的反激式开关电源设计

农技服务 2018,35(8) :108〜109产业技术2反激式开关电源设计反激式开关电源结构简单，相比于正激式开关电源少了一个大的储能电感，以及续流二极管，所以 反激式开关电源的体积相对较小，成本也相对较低。

同时，反激式开关电源的输出电压范围受占空比的 影响比正激式开关电源要大，使得反激式开关电源 要求调控占空比的误差信号幅度较低，误差信号放 大器的増益和动态范围也比较小。

电路框图如图2 所示。

A图1反激式开关电源的原理•iwwC I S133伴随着电力电子技术的飞速发展，功率器件的 不断更新，脉宽调制技术（Pulse Width Modulation , PWM )的发展日趋完善以电流型PW M 控制 器为核心的高频反激式开关电源由于具有体积小、 重S 轻、效率高、线路简洁、可靠性高以及具有较强 的自动均衡各路输出负载的能力等优点，得到 了广泛的发展，可以更加有效地减小纹波和提高电 源效率，保证了稳定电压的输出。

1开关电源原理简介整个开关电源分为：输人滤波电路、输出整流滤 波电路、整流滤波电路、高频变换器、控制电路、辅助 电路、反馈电路7个部分（图1)。

整个开关电源的 工作流程：输入电压通过E M I 滤波电路进人开关电 源然后再次进一步整流滤波;然后启动控制芯片输 出一个PW M 波对开关器件进行控制；再通过高频 变换器进行电压转换，之后由反馈电路与辅助电路 将反馈信号反馈至控制电路，通过控制电路对开关 器件控制，最后让开关电源能够可靠稳定地输出所 需电压。

3s X 〇Y本c i I 63100u|" "[~22uR I OCllUC2844C 18.OluVpww图 2 反激式开关电路筐[收稿日期]2018~06-28[基金项目]天津市科技发展战略研究计划项目（17ZLZXZF00960);天津市普通髙等学校本科教学质虽与教学改革研究计划项目(171006107C);大学生创新训练计划项目（201710061022,201710061257)[作者简介]孙强（1983 —)，讲师，博士，从事电力电子与电气传动研究。

一种反激式开关电源的设计与仿真

一种反激式开关电源的设计与仿真

第38卷第4期计算机仿真2021年4月文章编号：1006 -9348(2021 )04 -0083-06一种反激式开关电源的设计与仿真王强\王槐生U，田宏伟1(1.苏州大学应用技术学院，江苏苏州215325;2.苏州大学电子信息学院，江苏苏州215006)摘要：为实现小功率开关电源的小型化、高效化和低成本，提出了一种基于电流型PW M芯片UC3842控制下双路输出的反激式开关电源。

研究了电源的拓扑结构和工作原理，详细分析了EM1滤波器和整流滤波电路、功率变换电路、PW M控制电 路、反馈检测电路的关键参数和设计过程。

利用Sabei•软件的仿真工具箱搭建了电路闭环仿真模型，模拟反激式电路的环路控制，实现两路直流输出5V/1A和15V/1A，效率髙达90%。

仿真结果证明了设计的正确性和可行性。

关键词.•开关电源;反激式;电路设计;建模与仿真中图分类号:TP391.9 文献标识码：BDesign and Simulation of a Flyback Switching Power SupplyWANG Qiang1,WANG Huai - sheng12 ,TIAN H ong-w ei1(1. Applied Technology College,Soochow University,Suzhou Jiangsu 215325 ,China；2.School of Electronic and Information Engineering,Soochow University,Suzhou Jiangsu 215006,China)A B S T R A C T：For the r e a l ization of small switching power supply miniaturization,high efficiency,and low cost,a f l y­back switching power supply controlled dual output was designed based on the current - mode P W M chip U C3842.The topological structure and working principle of the power supply were studied.The key parameters and the design process of EMI f i l t e r s and r e c t i f i e r f i l t e r circuit,power conversion circuit,PWM control circuit,feedback detection c i r­c u i t were analyzed in ing the simulation toolbox of Saber software t o build the closed - loop simulation mod­e l simulating the loop control of the flyback c i r c u i t and achieving the two - channel DC output of 5V/1A and 15 V/1A,the efficiency can reach 90%.The simulation resu l t s prove the correctness and f e a s i b i l i t y of the design.K E Y W O R D S：Switching power supply； Flyback； Circuit design； Modeling and simulationi引言近年来，随着电子电路仿真技术应用领域的不断扩展，对仿真技术也提出新的要求，如何提高仿真的可靠性和准确性，提高建模和仿真的效率对于电子电路设计具有重要意义[|]。

反激式开关电源的设计方法

反激式开关电源的设计方法

1 设计步骤:1.1 产品规格书制作1.2 设计线路图、零件选用.1.3 PCB Layout.1.4 变压器、电感等计算.1.5 设计验证.2 设计流程介绍:2.1 产品规格书制作依据客户的要求，制作产品规格书。

做为设计开发、品质检验、生产测试等的依据。

2.2 设计线路图、零件选用。

2.3 PCB Layout.外形尺寸、接口定义，散热方式等。

2.4 变压器、电感等计算.变压器是整个电源供应器的重要核心，所以变压器的计算及验证是很重要的，2.4.1 决定变压器的材质及尺寸:依据变压器计算公式Gauss x NpxAeLpxIp B 100(max ) ➢ B(max) = 铁心饱合的磁通密度(Gauss)➢ Lp = 一次侧电感值(uH)➢ Ip = 一次侧峰值电流(A)➢ Np = 一次侧(主线圈)圈数➢ Ae = 铁心截面积(cm 2)➢B(max) 依铁心的材质及本身的温度来决定，以TDK FerriteCore PC40为例，100℃时的B(max)为3900 Gauss ，设计时应考虑零件误差，所以一般取3000~3500 Gauss 之间，若所设计的power 为Adapter(有外壳)则应取3000 Gauss 左右，以避免铁心因高温而饱合，一般而言铁心的尺寸越大，Ae 越高，所以可以做较大瓦数的Power 。

2.4.2 决定一次侧滤波电容:滤波电容的决定，可以决定电容器上的Vin(min)，滤波电容越大，Vin(win)越高，可以做较大瓦数的Power ，但相对价格亦较高。

2.4.3 决定变压器线径及线数:变压器的选择实际中一般根据经验，依据电源的体积、工作频率，散热条件，工作环境温度等选择。

当变压器决定后，变压器的Bobbin 即可决定，依据Bobbin 的槽宽，可决定变压器的线径及线数，亦可计算出线径的电流密度，电流密度一般以6A/mm 2为参考，电流密度对变压器的设计而言，只能当做参考值，最终应以温升记录为准。