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开关电源电路中每个元件的作用及参数计算

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开关电源电路中每个元件的作用及计算本次讲解电源以一个1 3.2W电源为例输入：AC90~264V 输出:3. 3V/4A 原理图SZ r/77 ΓT1 Γ∏变圧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耍的。

决定变压器的材质及尺寸：依据变圧器计算公式-S(IlIaX) = ^^xlOO GClItSSNPXAe■B(InaX)= 铁心饱介的磁通密度(GaUSS)■LP = —次侧电感值(UH)^IP ≡次侧峰侑电流(A)^NP ≡一次側(主线圈)圈数^Ae- 铁心戯而^(ClIr)P B(InaX)依铁心的材质及木自的温度来决立・以TDK FeniteCOre PC40为例∙ 100*C时的B(max)为 3900 Gauss.设汁时应考虑零件误差•所以一般取3000-3500 GauSS 21间•托所段汁的POWer为 AdaPter(⅛外先测应取3000GMlSS左右.以避免佚心因局温向饱合• 一股血言铁心的尺寸越大. Ae越A¾∙所以可以做较大瓦数的POwer=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。

决定变压器线径及线数：当变压器决定后,变压器的BObbin即可决定,依据BObbin的槽竞，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∕mm2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。

决定DUty CyCle (工作周期)：由以下公式可决定DUty CyCle , DUty CyCle的设计一般以50%为基准，DUty CyCle若超过50%易导致振荡的发生。

NS _(Fo + T D)X(I-D)NP P‰(min);TD>NS=二次侧圈数>NP= 一次侧圈数》VO=输出电丿卡.>Λ⅛=二极管顺向电压>VilI(1】Iln)=滤波电容上的谷点电压> D =匸作周期(D Uty CyCle)决定IP值:J T 1 W T POHt Fn7(Inin) PIP = IaV + —ΔZ IaV =---- : ------ Δ/ = ------------- X—2 VJH(nyin)xDxηLP f ” IP= 一次侧峰值电流厂IaV= 一次侧平均电流” PoUt =输岀瓦数> η =效率， f = P∖VM震荡频率决定辅助电源的圈数：依据变圧器的圈比关系，可决定辅助电源的圈数及电圧。

决定MOSFET及二次侧二极管的StreSS (应力):依据变圧器的圈比关系，可以初步计算出变圧器的应力(StreS S)是否符合选用零件的规格，计算时以输入电压264V(电容器上为380V)为基准。

其它：若输出电压为5V以下，Jl必须使用TL431而非TL432时，须考虑多一组绕组提供Photo COUPler 及 TL431 使用。

将所得资料代入5(max) = S X" xL00 GCIlfSSNPXA e公式中，如此可得出B (max),若B (max)值太高或太低则参数必须重新调整。

变压器计算：输出瓦数13. 2W(3. 3V∕4A), COre = EI"28t 可绕面积(槽宽)=1Ommf Margin TaPe = 2. 8mm(每边)，剰余可绕面积=4. 4mm・变压器材质及尺寸：由以上假设可知材质为PC-40,尺寸=EI-28, Ae=O. 86cm2,可绕面积(槽宽)=1Omnι,因Margin TaPe使用2. 8mm»所以剩余可绕面积为4. 4mm.假设滤波电容使用47uF∕400V, Vin (min)暂定 90V。

决定变压器的线径及线数:决定辅助电源的圈数:假设辅助电源=UV假设使用0.23 Ψ的线4 4可绕圈数= ------ :------ 二19.13圈 (0.23 + 0.02)若N Al =6Tx2P,则辅助电源=11.4V决定MOSFET 及二次侧二极管的StreSS (应力):N T、 MoSFET(QI)=最高籀入IliIK(3SOVH — + V D )NS= 380÷≡(33÷0.5)=463.6Vs3∙3+⅛x38° =20.57Vy vDIO(Ie(D4)=輸出電啄CVj 十—并最∣⅛輸入電哄(3807)… NP=6.6÷-X 380=4Γ4V其它：因为输出为3・3V,而TL431的Vref 值为2. 5V,若再加上PhOtO CoUPIer±的圧降约1. 2V, 将使得输出电压无法推动PhotO CoUPIer 及TL431,所以必须另外增加一组线圈提供NS 3.8 3.8 12 N Al =6.3 圏Diode(Df)=输岀电 H=Vo)- NS 最高输入电床(3S0∖∙)回授路径所需的电压。

假iSNA2∙4T 便用O ∙35H∕线.则变压器的接线图:AO ・32GXlpXnT<5） ----- 1 ⑥零件选用：•FS1：由变压器计算得到Iin 值，以此Iin 值（0. 42A ）可知使用公司共享料2A/250V, 设计时亦须考虑Pin （In a X ）时的Iin 是否会超过保险丝的额定值。

•TRK 热敏电阻）：电源激活的瞬间，由T-CK 一次侧滤波电容）短路，导致Iin 电流很 大，虽然时间很短暂，但亦可能对PoWer 产生伤害，所以必须在滤波电容之前加装一个 热敏电阻,以限制开机瞬间Iin 在SPeC 之内（115V∕30A, 230V/60A）,但因热敏电阻亦 会消耗功率，所以不可放太大的阻值（否则会影响效率），一般使用SCK053（3A∕5Ω）,若 CI 电容使用较大的值，则必须考虑将热敏电阻的阻值变大（一般使用在大瓦数的POWer 上）。

•VDR1 （突波吸收器）:当雷极发生时，可能会损坏零件，进而影响PoWer 的正常动作， 所以必须在靠AC 输入端（FUSe 之后），加上突波吸收器來保护PoWer （—般常用07D471K ）,但若有价格上的考量，可先忽略不装。

∙CY1, CY2（Y-Cap ）:Y-CaP-般可分为 Yl 及 Y2 电容，若 AC InPUt 有 FG （3Pin ） — 4.4 (0.35 + 11.587 •所以町将NA 2定为4Tx2P23.8 〃⑴MX) =如如XIooNPXAe(Ganss)= 16(XhO737 44x0.86 .vl 00 = 31163 GdHSs ®—0.32φxlPx22T Nl 035Φx2Px4T N町绕圈股= 心y.O.35φx4Px2TN2 (9)O.23φx2Px6T N4-<θ> —⑦般使用Y2- C a P , AC InPUt若为2Pin（只有L, N）—般使用Yl-Cap, YI与Y2的差异，除了价格外（Yl较昂贵），绝缘等级及耐圧亦不同（Yl称为双重绝缘，绝缘耐压约为Y2的两倍,IL在电容的本体上会有“回”符号或注明Yl）,此电路因为有FG所以使用Y2-Cap, Y-Cap会影响EHl特性，一般而言越大越好，但须考虑漏电及价格问题，漏电（Leaka g e CUrrent ）必须符合安规须求（3Pin公司标准为750uA max）。

•CXI （X-CaP）、RXl:X-CaP 为防制 EMl 零件，EMI 可分为 COndUCtiOn 及 RadiatiOn 两部分，CondUCtiOn 规范一般可分为：FCC Part 15J CIaSS B、CISPR 22（EN55022）ClaSS B 两种，FCC 测试频率在 450K~30MHz, CISPR 22 测试频率在 150K'30MHz, COndUCtion 可在厂内以频谱分析仪验证，Radi a tion则必须到实验室验证，X-C a P 一般对低频段（150K ~数M之间）的EMl防制有效，一般而言X-Cap愈大，EMl防制效果愈好（但价格愈高），若X-CaP在O. 22uf以上（包含0. 22uf）,安规规定必须要有泄放电阻（RX1, —般为 1.2MQ 1/4W）（S∙LF1 （Co≡on ChOke） :EMI防制零件，主要影响COndUCtiOn的中、低频段，设计时必须同时考虑EHl特性及温升，以同样尺寸的COmmOn ChOke而言，线圈数愈多（相对的线径愈细），EMl防制效果愈好，但温升可能较高。

•BDK整流二极管）:AC电源以全波整流的方式转换为DC,由变压器所计算出的Iin值, 可知只要使用1A/600V的整流二极管，因为是全波整流所以耐压只要600V即可。

∙C1（滤波电容）：由CI的大小（电容值）可决定变圧器计算中的Vin （min）值，电容量愈大，Vin（min）愈高但价格亦愈高，此部分可在电路中实际验证Vin（min）是否正确，若 AC InPUt范围在90V~132V （VCI电压最高约190V）,可使用耐1⅛ 200V的电容;若ACInPUt范围在90V"264V（或180V~264V）,因VCI电压最高约380V,所以必须使用耐压400V的电容。

∙D2（辅助电源二极管）：整流二极管，一般常用FR105（lA∕600V）或BYT42M（1A/IoOoV）, 两者主要差异：1.耐压不同（在此处使用差异无所谓）2. VF不同（FRIO5=1. 2V, BYT42M=1. 4V）RIO（Jffi助电源电阻）：主要用于调整PWMlC的VCC电压,以目前使用的3843而言，设计时VCC必须大于8. 4V（Min. LOad时），但为考虑输出短路的情况，VCC电压不可设计的太高，以免当输出短路时不保护（或输入瓦数过大）。

∙C7（滤波电容）：辅助电源的滤波电容，提供PwMIC较稳定的直流电压，一般使用IOOUf∕25V 电容。

∙Z1 （Zener二极管）：当回授失效时的保护电路，回授失效时输出电压冲高，辅助电源电压相对提髙，此时若没有保护电路，可能会造成零件损坏，若在3843 VCC与3843 Pin3 脚之间加一个ZenerDiode,当回授失效时Zener DiOde会崩溃，使得Pin3脚提前到达IV,以此可限制输出电压，达到保护零件的目的.Zl值的大小取决于辅助电源的高低， ZI 的决定亦须考虑是否超过Ql的VGS耐压值,原则上使用公司的现有料（一般使用1/2W 即可）。

∙R2（激活电阻）：提供3843第一次激活的路径，第一次激活时透过R2对C7充电，以提供3843 VCC所需的电压,R2阻值较大时，turn On的时间较长,但短路时Pin瓦数较小,R2阻值较小时,turn On的时间较短,短路时Pin瓦数较大，一般使用220KQ/2WM.0。

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开关电源电路组成及常见各模块电路分析

开关电源电路组成及常见各模块电路分析

开关电源电路组成及常见各模块电路分析开关电源电路是一种将输入电流转换为高频脉冲的电路，通过变压器进行变换和滤波，最终将电源提供给负载。

它由多个模块组成，包括输入滤波器、整流器、功率变换器、输出滤波器和反馈控制器等。

下面我将对这些模块进行详细分析。

1.输入滤波器：开关电源电路的输入端通常会接入输入电源，因此需要一个输入滤波器来滤除输入电源中的高频噪声和电磁干扰。

输入滤波器通常由电容和电感构成，能够将输入电压平滑成纯直流信号，并提供稳定的电压给后续电路。

2.整流器：整流器的作用是将交流信号转换为直流信号，并提供稳定的电压给功率变换器。

常见的整流器有全波整流和半波整流两种方式。

全波整流使用四个二极管，能够将输入电压的正半周期和负半周期都转换为直流信号，效率更高。

而半波整流只使用两个二极管，仅将输入电压的正半周期转换为直流信号。

3.功率变换器：功率变换器是开关电源电路的核心部分，主要负责将直流信号转换为高频脉冲信号，通过变压器变换和带宽控制，将电源提供给负载。

常见的功率变换器有多种类型，包括单端交错式、反激式、降压升压式等。

这些变换器均具有高效率、可靠性和短路保护等特点。

4.输出滤波器：输出滤波器用于平滑功率变换器输出的高频脉冲信号，并将其转换为稳定的直流电压。

通常由电感和电容构成，能够滤除高频噪声和纹波，提供稳定的输出电压给负载。

5.反馈控制器：反馈控制器用于监测输出电压，并通过控制开关管的开关状态来实现自动调整电路的输出电压。

当输出电压低于设定值时，反馈控制器会调整开关管的开关状态，使电路输出电压回到设定值。

常见的控制方式有PID控制、PWM控制等。

以上是开关电源电路的常见模块。

这些模块通过相互协作，能够将输入电源转换为稳定的高频输出电压，并提供给负载。

开关电源电路具有高效率、小体积、轻量化等优点，在电子设备中得到广泛应用。

开关电源电路中每个元件的作用及参数计算

开关电源电路中每个元件的作用及参数计算

开关电源电路中每个元件的作用及计算本次讲解电源以一个13.2W电源为例输入：AC90~264V输出：3.3V/4A原理图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。

决定变压器的材质及尺寸:依据变压器计算公式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。

决定变压器线径及线数：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/mm2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。

决定Duty cycle (工作周期)：由以下公式可决定Duty cycle ，Duty cycle的设计一般以50%为基准，Duty cycle若超过50%易导致振荡的发生。

决定Ip值：决定辅助电源的圈数：依据变压器的圈比关系，可决定辅助电源的圈数及电压。

决定MOSFET及二次侧二极管的Stress(应力):依据变压器的圈比关系，可以初步计算出变压器的应力(Stress)是否符合选用零件的规格，计算时以输入电压264V(电容器上为380V)为基准。

其它：若输出电压为5V以下，且必须使用TL431而非TL432时，须考虑多一组绕组提供Photo coupler及TL431使用。

将所得资料代入公式中，如此可得出B(max)，若B(max)值太高或太低则参数必须重新调整。

变压器计算：输出瓦数13.2W(3.3V/4A)，Core = EI-28，可绕面积(槽宽)=10mm，Margin Tape = 2.8mm(每边)，剩余可绕面积=4.4mm.变压器材质及尺寸：由以上假设可知材质为PC-40，尺寸=EI-28，Ae=0.86cm2，可绕面积(槽宽)=10mm，因Margin Tape使用2.8mm，所以剩余可绕面积为4.4mm.假设滤波电容使用47uF/400V，Vin(min)暂定90V。

【很完整】牛人教你开关电源各功能部分原理分析、计算与选型

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【很完整】⽜⼈教你开关电源各功能部分原理分析、计算与选型1 开关电源介绍此⽂档是作为张占松⾼级开关电源设计之后的强化培训，基于计划安排，由申⼯讲解了变压器设计之后，在此⽂章中简单带过变压器设计原理，重点讲解电路⼯作原理和设计过程中关键器件计算与选型。

开关电源的⼯作过程相当容易理解，其拥有三个明显特征：开关：电⼒电⼦器件⼯作在开关状态⽽不是线性状态⾼频：电⼒电⼦器件⼯作在⾼频⽽不是接近⼯频的低频直流：开关电源输出的是直流⽽不是交流也可以输出⾼频交流如电⼦变压器1.1 开关电源基本组成部分1.2 开关电源分类：开关电源按照拓扑分很多类型：buck boost 正激反激半桥全桥 LLC 等等，但是从本质上区分，开关电源只有两种⼯作⽅式：正激：是开关管开通时传输能量，反激：开关管关断时传输能量。

下⾯将以反激电源为例进⾏讲解。

1.3 反激开关电源简介反激⼜被称为隔离buck-boost 电路。

基本⼯作原理：开关管打开时变压器存储能量，开关管关断时释放存储的能量反激开关电源根据开关管数⽬可分为双端和单端反激。

根据反激变压器⼯作模式可分为CCM 和DCM 模式反激电源。

根据控制⽅式可分为PFM 和PWM 型反激电源。

根据驱动占空⽐的产⽣⽅式可分为电压型和电流型反激开关电源。

我们所要讲的反激电源精确定义为：电流型PWM 单端反激电源。

1.4 电流型PWM 单端反激电源此类反激电源优点：结构简单价格便宜，适⽤⼩功率电源。

此类反激电源缺点：功率较⼩，⼀般在150w 以下，纹波较⼤，电压负载调整率低，⼀般⼤于5%。

此类反激电源设计难点主要是变压器的设计，特别是宽输⼊电压，多路输出的变压器。

2 举例讲解设计过程为了更清楚了解设计中详细计算过程，我们将以220VAC-380VAC 输⼊，+5V±3%（5A），±15±5%（0.5A）三路共地输出反激电源为例讲解设计过程。

提出上⾯要求，选择思路如下：提出上⾯要求，选择思路如下：电源总输出功率P=5*5W+15*0.5*2=40W 功率较⼩，可以选择反激开关电源。

开关电源构成

开关电源构成

开关电源构成一、概述开关电源是一种将交流电转换为稳定直流电的电源设备。

它由多个功能模块构成，这些模块协同工作来保证输出电压稳定和高效率。

本文将详细介绍开关电源的构成及其各个模块的作用。

二、输入端模块开关电源的输入端主要包括滤波器和整流器，其作用是将输入的交流电转换为直流电，并对输入电流进行滤波以减小噪声干扰。

2.1 滤波器滤波器的作用是滤除输入电源中的高频噪声，以保证后续模块的正常工作。

滤波器通常由电容器和电感器组成，通过串联或并联的方式构成LC滤波器，实现对输入电流中高频成分的滤除。

2.2 整流器整流器的作用是将交流电转换为直流电。

常见的整流器有单相桥式整流器和三相桥式整流器。

单相桥式整流器由四个二极管组成，将输入的交流电转换为具有方向性的脉动直流电；三相桥式整流器则由六个二极管组成，可将三相交流电转换为直流电。

三、功率因数修正模块功率因数修正模块的作用是提高开关电源的功率因数，使其接近于1。

功率因数修正模块通常采用电感器和电容器构成的控制电路，通过改变输入电流的波形，实现功率因数的修正。

3.1 PFC电路PFC（Power Factor Correction）电路是一种主动式功率因数修正电路。

它通过控制开关管的导通时间来调整输入电流的波形，以减小电网对开关电源的负载。

常见的PFC电路有Boost型和Flyback型，分别适用于不同功率范围的开关电源。

四、能量转换模块能量转换模块是开关电源中最关键的部分，其作用是将输入电源提供的能量转化为所需的直流输出电压，并实现电压的稳定和可调。

4.1 开关管开关管是能量转换模块中最关键的元件之一，它通过调节导通和关断时间来控制输出电压的大小和稳定性。

常用的开关管有MOSFET和IGBT，其选择取决于所需的电压和功率范围。

4.2 变压器变压器是开关电源中的核心元件，它通过变换输入电压和输出电压的比例，实现电压的升降，并提供电隔离功能。

变压器通常由高频铁心和线圈构成，其绕组比例决定了输入输出电压的变换关系。