基于反激电路的DC-DC降压开关电源设计.pptxVIP

基于反激电路的DC-DC降压开关电源设计DC-DC电源转换在许多电子设备中扮演着关键角色,反激型拓扑结构是其中常见并广泛应用的一种。本节将探讨如何基于反激电路设计高效可靠的DC-DC降压开关电源。cc作者：chaichao

开关电源概述定义开关电源是利用功率开关器件在开通和关断状态下工作来实现电能转换的电源系统。与传统的线性稳压电源相比，具有体积小、效率高、EMI污染小等优点。工作原理开关电源通过快速开关功率开关管实现电压变换,利用电感或变压器储存能量,再通过整流滤波输出稳定的直流电压。应用场景开关电源广泛应用于电子设备、工业控制、通信系统、家电等领域,是电力电子技术发展的重要组成部分。发展趋势开关电源正朝着高功率密度、高效率、小体积、低成本、智能化等方向发展,满足现代电子产品的需求。

开关电源拓扑分类降压拓扑输出电压低于输入电压的开关电源拓扑,如降压型(buck)、反激型(flyback)。通过控制开关管的导通时间来调节输出电压。升压拓扑输出电压高于输入电压的开关电源拓扑,如升压型(boost)、前推型(forward)。通过控制开关管的开关频率来调节输出电压。升降压拓扑输出电压可以高于或低于输入电压的开关电源拓扑,如锻压型(buck-boost)、SEPIC型。实现输出电压的灵活调节。隔离拓扑通过变压器进行电气隔离的开关电源拓扑,如反激型(flyback)、前推型(forward)。提高安全性和可靠性。

反激电路拓扑特点反激电路的主要特点包括：输入电压与输出电压可以有很大的差距，适用于需要大电压变换比的场合。反激变压器提供绝缘隔离，可有效防止输入侧和输出侧间的电气连通。开关管承受的电压应力相对较小，有利于提高开关频率和功率密度。电路中只有一个开关管，结构简单、可靠性高。

反激电路工作原理1能量存储在电路的工作周期内,变压器的主侧电感储存能量,当开关管导通时,电流从输入端流向变压器主侧绕组。2能量转换当开关管断开时,变压器上的磁场发生反向变化,电能从变压器二次侧绕组转移到负载端。3电压转换通过变压器的变比,可以实现输入电压和输出电压的转换,完成降压转换的功能。

反激变压器设计1芯材选择选用高导磁性能、低损耗的硅钢或铁氧体材料作为反激变压器的芯材。根据开关电源的工作频率合理选择芯材型号。2绕组结构反激变压器一次绕组通常采用单层绕法,便于绝缘和降低寄生电容。二次绕组可采用多层绕法提高导体利用率。3匝数计算根据变压器的输入电压、输出电压和频率,应用磁通耦合方程计算出一次和二次绕组的匝数。4冷却设计反激变压器需要良好的散热设计,通常采用自然对流或强制风冷方式将热量及时带走。

反激变压器绕组参数计算1初级匝数根据输入电压和开关频率计算出10次级匝数由初级匝数和变压器变比决定25%漏感比反激变压器的漏感占比不宜过高15%耦合系数耦合系数需要保证在一定范围内反激变压器的绕组参数设计需要平衡多个指标,包括初级匝数、次级匝数、漏感比和耦合系数。需要根据输入电压、开关频率等参数进行精细计算,确保满足性能和可靠性要求。

反激电路二次侧整流电路整流电路反激电路的二次侧采用二极管整流电路将交流电转换为直流电。整流效率选用低压降和高速恢复特性的二极管可提高整流效率。输出波形二极管整流可得到平滑的直流输出电压波形。成本优势二极管整流电路构造简单,成本较低,广泛应用于反激电路。

反激电路二次侧滤波电路滤波电路结构反激电路二次侧滤波电路通常由二次侧整流电路和输出滤波电容组成,用于平滑输出电压并减小纹波。输出滤波电感输出滤波电感用于吸收高频开关脉冲,与滤波电容共同形成LC滤波网络,有效减小输出电压纹波。输出滤波电容输出滤波电容用于储存能量并平滑输出电压,需要具有低等效串联电阻(ESR)以降低导通损耗。

反激电路输出电压稳压方式电压反馈控制通过电压反馈回路检测输出电压,并与设定值进行比较,对开关进行闭环控制,从而实现输出电压的稳定。并联型稳压在输出端并联一个稳压管或斩波电路,通过调节并联元件的导通状态来稳定输出电压。二次侧后级稳压在变压器二次侧加装一个后级稳压电路,通过二次侧后级调节来实现输出电压的稳定。

反激电路控制IC选型集成控制器常见的反激电路控制IC有UC3842、UC3843、UCC28C40等,集成了各种保护和补偿功能。重点参数选择时需关注输入电压范围、最大输出电流、开关频率、反馈方式等参数。稳定性合理选择反馈网络和补偿电路可确保系统的稳定运行。保护功能常见保护功能有过流、过压、欠压、开路、短路等,能有效防止电路损坏。

反激电路控制策略1平衡输出电压通过反馈控制环路实时检测输出电压，并调整开关频率或占空比以维持输出电压稳定。2限制峰值电流监控主管功率开关管的峰值电流并适时关断开关,保护电路免受过流损坏。3补偿温度变化利用温度补偿电路调整参考电压,