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1、反激式开关电源的设计计算一、反激式开关电源变换器：也称Flyback变换器，是将Buck/Boost变换器的电感变为变压器得到的， 因为电路简洁，所用元器件少，成本低，是隔离式变换器中最常用的一种，在00W以下AC-DC变换中普 遍使用，特别适合在多输出场合。其中隔离变压器实际上是耦合电感，注意同名端的接法，原边绕组和副 边绕组要紧密耦合，而且用普通导磁材料铁芯时必须有气隙，以保证在最大负载电流时铁芯不饱和。二、AC-DC 变换器的功能框图：交流220V电压经过整流滤波后变成直流电压VI,再由功率开关管（双极型或MOSFET）斩波、高频变压 器T降压，得到高频矩形波电压，最后通过整流滤波器D、
2、C2,获得所需要的直流输出电压Vo。脉宽调制 控制器是其核心，它能产生频率固定而脉冲宽度可调的驱动信号，控制功率开关管的通断状态，来调节输 出电压的高低，达到稳压目的；锯齿波发生器提供时钟信号；利用误差放大器和比较器构成闭环调节系统。三、设计步骤：1. 基本参数：交流输入电压最小值 Umin交流输入电压最大值Umax电网频率Fa： 50Hz或60Hz开关频率f：大于20kHz，常用50kHz200kHz输出电压Vo输出功率Po损耗分配系数Z：代表次级损耗与总损耗的比值，一般取0.5电源效率k： 一般取7585%。低电压（5V以下）输出时，效率可取75%，高压（12V以上）输出，效率 可取85%
3、；中等电压（5V到12V之间）输出，可选80%。2. 确定输入滤波电容Cin：对于宽范围交流输入（85265Vac）, C1/Po的比例系数取23,即每输出1W功率，对应3uF电容量 对于100V/115V交流固定输入，C1/Po的比例系数取23,即每输出1W功率，对应3uF电容量 对于230V35V交流固定输入，C1/Po的比例系数取1,即每输出1W功率，对应1uF电容量 若采用100V/115V交流倍压输入方式，需两只容量相同的电容串联，此时C1/Po的比例系数取23. 直流输入电压最小值Vimin的计算：inCaOkCitFPY I丿22min min其中：tC为整流桥的响应时间，一般为
4、3ms也可以由要求的直流输入电压最小值Vimin来反推需要的输入滤波电容Cin的精确值:（2 ）22 12min2min iCaOk u VintFPC4. 确定初级感应电压Vor：对于宽范围交流输入（85265Vac），初级感应电压Vor取135V对于100V/115V交流固定输入，初级感应电压Vor取60V对于230V35V交流固定输入，初级感应电压Vor取135V5. 确定钳位二极管反向击穿电压Vb：高温大电流下二极管钳位电压要高于标称值，所以选用TVS钳位电压Vb=1.5Vor对于宽范围交流输入（85265Vac），钳位二极管反向击穿电压Vb取200V对于100V/115V交流固定输入
5、，钳位二极管反向击穿电压Vb取90V对于230V35V交流固定输入，钳位二极管反向击穿电压Vb取200V当功率开关管关断而次级电路处于导通状态时，次级电压会感应到初级上，感应电压Vor就与Vi叠加后加 到开关管漏极上，与此同时初级漏感也释放能量，并在开关管漏极上产生尖峰电压VL。必须给初级增加钳 位保护电路来吸收尖峰电压的瞬间能量，使Vi+Vor+VL低于开关管漏源的击穿电压Vdsbr。有经验公式：最大漏源击穿电压 VdmaxVimax+1.4x1.5Vor+20V6. 确定最大占空比Dmax：典型值为67%,在输入电压最小值Umin时得到100%minmaxXmaxV V Vor i dso
6、nor+-= 其中： Vdson 为开关管漏源导通电压7. 选取初级纹波电流Ir与初级峰值电流Ip的比值Krp：Krp是表征开关电源工作模式的重要参数：Krp的取值范围01Krp=1： Ir=Ip，电流从0开始上升到峰值Ip,再迅速降到0,为不连续工作模式，存储在高频变压器中的能 量在每个开关周期内都要完全释放掉。Krp1： IrIp 这是因为高温时极限电流最小值会减小10%，为使器件有更高的可靠工作范围而留余量。10.计算功率开关管结温Tj：( ) 252max+ + j rms dson xt i or taT I R C V V f R其中： Rta 为结到器件表面的热阻Cxt是漏极电路
7、结点的等效电容，即高频变压器初级绕组的分布电容，带Cxt的乘积项代表当交流输入电 压较高时，由于Cxt在每个开关周期开始时泄放电荷而引起的开关损耗，用Pcxt表示在计算时发现Tj100C，就要选用功率较大的MOSFET或带MOSFET的芯片11. 验算 Ip：Ip=0.9Ilimit输入新的Krp值，从最小值开始迭代，直到Krp=1.0，检查Ip值是否符合要求12. 计算高频变压器的初级电感量Lp (uH)： 般Z取0.5, k=0.8kZ k krpp rpO p- +丿（= (1 )211026j mS = 0.15 Pj m13. 选择磁芯骨架等相关参数：依据功率选择适合的磁芯 咼频变压
8、器的最大承受功率Pm与磁芯截面积Sj （cm2）之间的关系: 依据计算出的磁芯截面积Sj （cm2），通过查找磁芯的规格书来选择最适合的磁芯，一般可按下表： 输出 功 率 范围Po （W）常规漆包线绕制的铁氧体磁芯型号 三重绝缘线绕制的铁氧体磁芯型号0 10 EE20 EF20 EEL16/EEL19 EPC25 EPD25 EE16/EE19 EI16/EI19 EFD15 EF16 EPC1710 20 EE22 EE25 EEL19 EPC25 EPD25 EE19/EE20 EI19/EI22 EPC19 EF20 EPD202030 EE28/EE30 EI30 EF30 EFD30
9、 EPC30 EER28 ETD29 EE24/EE25 EI25/EI28 EF25 EFD25 EPC253050 EE30/EE35 EER28/EER28L/EER35 EI30 ETD29 EI28/EI30 EF30 EER28 ETD295070 EE40 ETD34/ETD39 EER35 EE35 EI35 EER35 ETD3470100 EE40/EE45 ETD39 EER40 EE40 EI40 ETD34 EER35 （磁芯的规格书见附表，也可查相关磁芯厂家的产品规格书）小型化开关电源可选低成本的EE或EI型（二者截面积相同）磁芯；多路输出宜采用EFD型磁芯，因为
10、能提供较大的窗口以便容纳多个次级绕组；大功率开关电源适配ETD型（圆中心柱）磁芯；一般不用环 形、POT、RM (罐形)磁芯，因为泄漏磁场较大。选定磁芯后，查出磁芯以下参数，用于下面的计算：磁芯有效截面积Sj (cm2)，即有效磁通面积 磁芯的有效磁路长度 L( cm)磁芯在不留间隙时与匝数相关的等效电感Al (uH/匝2)骨架宽度 b( mm)14. 计算次级绕组匝数Ns：对于宽范围交流输入(85265Vac)和230V35V交流固定输入，Kns取0.6对于100V/115V 交流固定输入，Kns取1Ns=(Vo+Vf1) Kns 取大整数其中： Vf1 为输出二极管的正向压降取硅二极管的正向压降为0.7V，肖特基二极管正向压降为0.4V15. 选取初级层数d：为减小漏感，初级层数一般取d=2,在计算过程中也保证1d10A/mm2,应选较粗的导线并配较大尺寸的磁芯和骨架，以使J10A/mm2若J4A/mm2,也可适当增加Np的匝数 若符合4A/mm2J0.3T,则需增加磁芯的很截面积或增加初级匝数，使Bm在0.20.3T之间 若Bm
