反激式電源原理設計18

反激式開關(guān)電源概述：在反激拓撲中，開關(guān)導同時，變壓器儲存能量，負載電流由輸出濾波電容提供；開關(guān)關(guān)斷時，變壓器將存儲的能量傳送到負載和輸出濾波電容，以補償電容單獨提供負載電流時消耗的能量。應用范圍：這種拓撲在輸出功率為5~150W電源中應用非常廣泛。它最大的優(yōu)點是不需要次級接濾波電感，使成本降低，體積較小。2024/1/2反激式開關(guān)電源原理圖2024/1/2輸入部分電路圖2024/1/2輸入部分的組成輸入部分主要由下列幾部分組成：1）保險絲F1（3A/250V）、熱敏電阻N1（5D-9）、壓敏電阻ZN1（7D471K）、共模電感L1（22mH/2A）、整流二極管BD1~BD4（1N5399）和C6（47U/400V）組成。主要示意圖見上圖2024/1/2反激拓撲輸入電路設計說明輸入整流器：在選擇整流器是應注意下面一些重要參數(shù)：1）最大正向整流電流：它主要由輸出功率決定，所以整流二極管的穩(wěn)態(tài)電流容量至少應是計算值的2倍。2）峰值反向截止電壓：由于整流器處在高電壓的環(huán)境中，它必須有較高的反向截止電壓，一般應為600V以上。3）能承受較高的浪涌電流能力：浪涌電流是由開關(guān)管導通時的峰值電流所產(chǎn)生的。2024/1/2反激拓撲輸入電路設計0正確的選擇電容很重要，它影響輸出端的低頻紋波和輸出電壓保持時間這兩個參數(shù)。1）計算濾波電容的公式如下：C=I×t/ΔV這里的C：電容值（F）；

I：負載電流（A）；

t：電容提供電流的時間（s）；

ΔV：允許的紋波電壓（V）。

2024/1/2反激拓撲輸入電路設計12）電容的紋波電流對電源的壽命有很大影響，流經(jīng)直流輸入回路的平均電流Idc由下公式?jīng)Q定：

Idc=Ids×Dmax；這里的，Ids：輸入Np（MOS管）電流；

Dmax：最大占空比。3）這里也給出與上面公式不一樣求C值的公式：

按經(jīng)驗值：C=（400~600）×Idc（單位：uF）4）流經(jīng)C的紋波電壓Vcr：

Vcr=（Idc×t）/C這里的，t：為整流器的非導通時間，一般由二極管資料得到；2024/1/2反激拓撲輸入電路設計2流經(jīng)開關(guān)元件的有效電流值：

Irms=Ids×√（Ton/T）這里的，Ton為開關(guān)導通時間，T為整個周期。提供給輸出負載的電流：

Irh=√（Irms2-Idc2）共模電感的設計在前面章節(jié)已有說明，這里不在論述。放電電阻的設計：R=t/2.21×C這里的，t：交流的電源的頻率，在50Hz時為2ms；

C：與電阻并聯(lián)的電容的值，取國際單位。2024/1/2輸入保護器件浪涌電流：浪涌電流主要由紋波電容充電引起的，在開關(guān)管開始導通的瞬間，電容對交流呈現(xiàn)很低的阻抗，就是電容的ESR值，如不采取一些措施，浪涌電流可能到幾百安培。通常采用負溫度系數(shù)（NTC）的熱敏電阻以增加阻抗，把浪涌電流減小到安全值。它主要特性是溫度上升，阻抗下降。輸入瞬間電壓保護：2024/1/2電源的核心部分設計1它主要由KA3844與周圍的元器件組成，IC資料已在前面幾章節(jié)有說明。這里重點是計算其周圍元器件，具體詳細部分請看下面的原理圖。啟動電阻：

當電源的VCC小于16V時，3844整個電路消耗的電流為1mA，再考慮外圍元件的消耗約為0.8mA，所以啟動消耗的電流為：Io=1+0.8=1.8mA啟動電阻：R=（Vinmin-Vcc）/Io這里的，Vinmin：輸入最小的直流電壓，V；

Vcc：3844啟動的最小電壓，這里為18V；功耗：P=Io2×R（功率盡量取大一點）2024/1/2PWM控制部分原理2024/1/2電源的核心部分設計2啟動電容：

在啟動完成后，3844所消耗的能量將隨著MOS管的驅(qū)動增加至100mA左右，該能量由啟動電容上儲存的能量來提供，這時電容上的電壓會發(fā)生跌落，當電容電壓跌落到10V以上，3844仍能工作，輔助繞組實現(xiàn)自饋電的時間由Ton來決定：

C=（Io×Ton）/ΔVcc這里的，Io：應為MOS管的消耗電流100mA；

ΔVcc：電源的跌落電壓，VCC-10V；

Ton：電源的開通時間；此部分的其他元器件設計已在上面章節(jié)說明2024/1/2功率開關(guān)管的選擇小功率的開關(guān)管的可靠性決定了整個電源的穩(wěn)定性。

開關(guān)管的峰值電流也就是Np的峰值電流Ip的值，一般Ip應大于Isc。

Isc：短路保護時變壓器初級線圈流過的最大電流，一般按下公式計算：

Isc=1.3Ip所以MOS管的漏極電流Idss應大于Isc，一般取Isc的兩倍；MOS管的Vdss應大于總電壓，一般保險系數(shù)為0.5~0.7，所以，Vdss≥Vinmax/0.72024/1/2電源的緩沖保護部分此部分電路主要由C7、R2和D1組成：2024/1/2緩沖保護電路設計1此部分電路主要用于限制高頻變壓器漏感引起的尖峰電壓，它產(chǎn)生在MOS管由飽和轉(zhuǎn)向關(guān)斷的過程中，漏感中的能量通過D向C充電，C上的電壓可能沖到反電動勢與漏感電壓的疊加值，即：Vrest+ΔVpp。放電電容：C的作用則是將該部分的能量吸收掉，其容量由下式?jīng)Q定：C=（Le×Isc2）/（Vrest+ΔVpp）2-Vrest2這里的，Le：漏感，單端反激一般為40~100uH，低于40uH可不考慮，一般取50uH計算；

Vrest：反電動勢，其值為120V；ΔVpp：漏感電動勢的峰值，其值約為100V；

Isc：短路保護時變壓器初級線圈流過的最大電流。2024/1/2緩沖保護電路設計2放電電阻：在變壓器下半周期由截至變?yōu)閷〞r，C上的能量經(jīng)R來釋放，直到C上的電壓將到下次MOS管關(guān)斷之前的反電動勢Vrest，在放電的過程中，漏感電動勢ΔVpp是不變的，通過放電常數(shù)R、C和變壓器關(guān)斷時間的關(guān)系，可以求得R的值，可以按周期T的63%計算：R×C=0.63T×（Vrest+ΔVpp）/ΔVpp這里的，T=1/ff：為變壓器的工作頻率。所以：R=0.63（Vrest+ΔVpp）/（ΔVpp

×f×C）其功耗為：P=Le×Isc2×f/2

由于D和C上都有能量消耗，而且放電時間可能要短，所以該電阻的實際功耗可按計算值的一半考慮。P（實際）=P（計算值）/22024/1/2開關(guān)的反饋調(diào)整電路原理反饋電路一般由光電耦合器組成，完成的主要作用是隔離和控制輸出回路，使之更穩(wěn)定和可靠。本電路采用電壓環(huán)進行閉環(huán)調(diào)節(jié)實現(xiàn)輸出電壓的穩(wěn)定，選用PC817作為輸出采樣、反饋信號、輸出驅(qū)動，一方面起隔離作用，另一方面光耦的發(fā)光二極管是電流時電流驅(qū)動器件，可以形成電流環(huán)路的傳輸形式，同時是低阻抗的，對噪聲不敏感。可以提高可抗干擾能力，同時對電磁干擾也有抑制作用。2024/1/2開關(guān)的反饋調(diào)整電路圖解2024/1/2開關(guān)的反饋調(diào)整電路圖解說明此電路中的R11主要起分流作用，保護光耦中的發(fā)光二極管；R12和C12主要起補償作用，補償溫度不穩(wěn)定和漂移。2024/1/2輸出濾波電感設計首先要選好的磁芯，可使用鉬鎳合金材料的磁環(huán)，也可使用鐵氧體材料制作；最小輸出電感：Lin=（Vinmax-Vout）×Ton（est）/1.4Iout（min）這里的：Iout（min）：輸出端的負載最小電流；