反激式开关电源的设计计算.pdf

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 100W 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V1 ，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 、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 50kHz～200kHz 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75～85%。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%；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（85～265Vac ），C1/Po 的比例系数取2～3，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2～3，即每输出 1W 功率，对应 3uF 电容量 对于 230V ±35V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2 3. 直流输入电压最小值 Vimin 的计算： ⎛ 1 ⎞ 2P ⎜ −t ⎟ O ⎜2F C ⎟ 2 ⎝ a ⎠ V 2u − 其中：tc 为整流桥的响应时间，一般为 3ms i min min kC in 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： ⎛ 1 ⎞ 2P ⎜ −t ⎟ O ⎜2F C ⎟ ⎝ a ⎠ C in k (2u 2 −V 2 ) min i min 4. 确定初级感应电压 Vor ： 对于宽范围交流输入（85～265Vac ），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 230V ±35V交流固定输入，初级感应电压Vor 取 135V 5. 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（85～265Vac ），钳位二极管反向击穿电压Vb 取 200V 对于 100V/115V 交流固定输入，钳位二极管反向击穿电压 Vb 取 90V 对于 230V ±35V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