1、研發(fā)中心 彭磊,反激式開關(guān)電源設(shè)計(jì)解析,上,開關(guān)電源的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分類,10W以內(nèi)常用RCC(自激振蕩)拓?fù)浞绞?10W-100W以內(nèi)常用反激式拓?fù)洌?5W以上電源有PF值要求） 100W-300W 正激、雙管反激、準(zhǔn)諧振 300W-500W 準(zhǔn)諧振、雙管正激、半橋等 500W-2000W 雙管正激、半橋、全橋 2000W以上 全橋,反激開關(guān)電源特點(diǎn),在開關(guān)電源市場(chǎng)中,400W以下的電源大約占了市場(chǎng)的70-80%,而其中反激式電源又占大部分,幾乎常見的消費(fèi)類產(chǎn)品全是反激式電源。 優(yōu)點(diǎn)：成本低,外圍元件少，低耗能，適用于寬電 壓范圍輸入,可多組輸出. 缺點(diǎn)：輸出紋波比較大。(輸出加低內(nèi)阻濾波電容或加

2、LC噪聲濾波器可以改善) 今天以自行車充電器為例，詳細(xì)講解反激開關(guān)電源的設(shè)計(jì)流程及元器件的選擇方法,隔離開關(guān)電源框架結(jié)構(gòu)圖,EMI,整流濾波,變壓器,次級(jí)整流濾波,開關(guān)器件,PWM 控制IC,隔離器件,采樣反饋,輸出,高壓區(qū)域,低壓區(qū)域,電源電路原理圖,初級(jí)側(cè)部分,第一個(gè)安規(guī)元件保險(xiǎn)管,作用： 安全防護(hù)。在電源出現(xiàn)異常時(shí)，為了保護(hù)核心器件不受到損壞。 技術(shù)參數(shù)： 額定電壓V、額定電流I、熔斷時(shí)間I2RT。 分類： 快斷、慢斷、常規(guī),保險(xiǎn)管的計(jì)算方法,0.6為不帶功率因數(shù)校正的功率因數(shù)估值 Po輸出功率 效率（設(shè)計(jì)的評(píng)估值） Vinmin 最小的輸入電壓 2為經(jīng)驗(yàn)值，在實(shí)際應(yīng)用中，保險(xiǎn)管的取值范

3、圍是理論值的1.53倍。 0.98 PF值,關(guān)于功率因數(shù),大部分用電設(shè)備中，其工作電壓直接取自交流電網(wǎng)。所以電網(wǎng)中會(huì)有許多家用電器、工業(yè)電子設(shè)備等等非線性負(fù)載，這些用電器在使用過程中會(huì)使電網(wǎng)產(chǎn)生諧波電壓和電流。沒有采取功率因數(shù)校正技術(shù)的AC-DC整流電路，輸入電流波形呈尖脈沖狀。交流網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)只有0.50.7，電流的總諧波畸變（THD）很大，可超過100%。采用功率因數(shù)校正技術(shù)，功率因數(shù)值為0.999時(shí)，THD約為3%。為了防止電網(wǎng)的諧波污染，或限制電子設(shè)備向電網(wǎng)發(fā)射諧波電流，國際上已經(jīng)制定了許多電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)，有IEEE519、IEC1000-3-2等。 功率因數(shù)的校正(PFC)主要有兩種方

4、法：無源功率因數(shù)校正和有源功率因數(shù)校正。無源功率因數(shù)校正利用線性電感器和電容器組成濾波器來提高功率因數(shù)、降低諧波分量。這種方法簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，在小功率中可以取得好的效果。但是，在較大功率的供電電源中，大量的能量必須被這種濾波器儲(chǔ)存和管理，因此需要大電感器和電容器，這樣體積和重量就比較大也不太經(jīng)濟(jì)，而且功率因數(shù)的提高和諧波的抑制也不能達(dá)到理想的效果。有源功率因數(shù)校正是使用所謂的有源電流控制功率因數(shù)的校正方法，可以迫使輸入電流跟隨供電的正弦電壓變化。這種功率因數(shù)校正有體積小、重量輕、功率因數(shù)可接近1等優(yōu)點(diǎn),相關(guān)知識(shí),NTC的作用,NTC是以氧化錳等為主要原料制造的精細(xì)半導(dǎo)體電子陶瓷元件。電阻值隨溫度的

5、變化呈現(xiàn)非線性變化，電阻值隨溫度升高而降低。利用這一特性，在電路的輸入端串聯(lián)一個(gè)負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻增加線路的阻抗，這樣就可以有效的抑制開機(jī)時(shí)產(chǎn)生的浪涌電壓形成的浪涌電流。當(dāng)電路進(jìn)入穩(wěn)態(tài)工作時(shí)，由于線路中持續(xù)工作電流引起的NTC發(fā)熱，使得電阻器的電阻值變得很小，對(duì)線路造成的影響可以完全忽略,NTC的選擇公式,對(duì)上面的公式解釋如下： 1. Rt 是熱敏電阻在T1溫度下的阻值； 2. Rn是熱敏電阻在Tn常溫下的標(biāo)稱阻值； 3. B是材質(zhì)參數(shù)；(常用范圍2000K6000K) 4. exp是以自然數(shù) e 為底的指數(shù)（ e =2.71828 ）； 5. 這里T1和Tn指的是K度即開爾文溫度，K度=27

6、3.15(絕對(duì)溫度)+攝氏度,壓敏電阻的作用,壓敏電阻是一種限壓型保護(hù)器件。利用壓敏電阻的非線性特性，當(dāng)過電壓出現(xiàn)在壓敏電阻的兩極間，壓敏電阻可以將電壓鉗位到一個(gè)相對(duì)固定的電壓值，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)后級(jí)電路的保護(hù)。 主要作用：過電壓保護(hù)、防雷、抑制浪涌電流、吸收尖峰脈沖、限幅、高壓滅弧、消噪、保護(hù)半導(dǎo)體元器件等。 主要參數(shù)有：壓敏電壓、通流容量、結(jié)電容、響應(yīng)時(shí)間等。 壓敏電阻的響應(yīng)時(shí)間為ns級(jí)，比空氣放電管快，比TVS管（瞬間抑制二極管）稍慢一些，一般情況下用于電子電路的過電壓保護(hù)其響應(yīng)速度可以滿足要求,選取壓敏電阻的方法,壓敏電阻雖然能吸收很大的浪涌電能量，但不能承受毫安級(jí)以上的持續(xù)電流，在用作過壓

7、保護(hù)時(shí)必須考慮到這一點(diǎn)。壓敏電阻的選用，一般選擇標(biāo)稱壓敏電壓V1mA和通流容量兩個(gè)參數(shù)。 a 為電路電壓波動(dòng)系數(shù)，一般取值1.2. Vrms 為交流輸入電壓有效值。 b 為壓敏電阻誤差，一般取值0.85. C 為元件的老化系數(shù)，一般取值0.9. 2 為交流狀態(tài)下要考慮峰峰值。 V1mA 為壓敏電阻電壓實(shí)際取值近似值 通流容量，即最大脈沖電流的峰值是環(huán)境溫度為25情況下，對(duì)于規(guī)定的沖擊電流波形和規(guī)定的沖擊電流次數(shù)而言，壓敏電壓的變化不超過 10時(shí)的最大脈沖電流值,選取壓敏電阻的方法,結(jié)合前面所述，來看一下本電路中壓敏電阻的型號(hào)所對(duì)應(yīng)的相關(guān)參數(shù),EMI電路,X電容，共模電感（也叫共模扼流圈 ），Y

8、電容 根據(jù)IEC 60384-14,安規(guī)電容器分為X電容及Y電容: 1. X電容是指跨與L-N之間的電容器, 2. Y電容是指跨與L-G/N-G之間的電容器,安規(guī)電容之-X電容,X電容多選用耐紋波電流比較大的聚脂薄膜類電容。這種類型的電容,體積較大,但其允許瞬間充放電的電流也很大,而其內(nèi)阻相應(yīng)較小。 X電容容值選取是uF級(jí)，此時(shí)必須在X電容的兩端并聯(lián)一個(gè)安全電阻,用于防止電源線拔插時(shí),由于該電容的充放電過程而致電源線插頭長時(shí)間帶電。 安全標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,當(dāng)正在工作之中的機(jī)器電源線被拔掉時(shí),在兩秒鐘內(nèi),電源線插頭兩端帶電的電壓(或?qū)Φ仉娢?必須小于原來額定工作電壓的30%。 作為安全電容之一的X電容,

9、也要求必須取得安全檢測(cè)機(jī)構(gòu)的認(rèn)證。X電容一般都標(biāo)有安全認(rèn)證標(biāo)志和耐壓AC250V或AC275V字樣,但其真正的直流耐壓高達(dá)2000V以上,使用的時(shí)候不要隨意使用標(biāo)稱耐壓AC250V或者DC400V之類的的普通電容來代用,安規(guī)電容之-X電容,X電容主要用來抑制差模干擾 安全等級(jí) 峰值脈沖電壓 等級(jí)（IEC664） X1 2.5kV 4.0kV X2 2.5kV X3 1.2kV X電容沒有具體的計(jì)算公式，前期選擇都是依據(jù)經(jīng)驗(yàn)值，后期在實(shí)際測(cè)試中，根據(jù)測(cè)試結(jié)果做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。 經(jīng)驗(yàn)：若電路采用兩級(jí)EMI，則前級(jí)選擇0.47uF,后級(jí)采用0.1uF電容。若為單級(jí)EMI，則選擇0.47uF電容。（電容的

10、容量大小跟電源功率沒有直接關(guān)系,安規(guī)電容之-Y電容,交流電源輸入分為3個(gè)端子：火線（L）/零線（N）/地線（G）。在火線和地線之間以及在零線和地線之間并接的電容, 這兩個(gè)Y電容連接的位置比較關(guān)鍵,必須需要符合相關(guān)安全標(biāo)準(zhǔn), 以防引起電子設(shè)備漏電或機(jī)殼帶電,容易危及人身安全及生命。它們都屬于安全電容,從而要求電容值不能偏大,而耐壓必須較高。 Y電容主要用于抑制共模干擾 Y電容的存在使得開關(guān)電源有一項(xiàng)漏電流的電性指標(biāo)。 工作在亞熱帶的機(jī)器,要求對(duì)地漏電電流不能超過0.7mA;工作在溫帶機(jī)器,要求對(duì)地漏電電流不能超過0.35mA。因此,Y電容的總?cè)萘恳话愣疾荒艹^4700PF（472,Y電容的作用及

11、取值經(jīng)驗(yàn),Y電容底下又分為Y1, Y2, Y3，Y4, 主要差別在于: 1. Y1耐高壓大于8 kV,屬于雙重絕緣或加強(qiáng)絕緣|額定電壓范圍 250V 2. Y2耐高壓大于5 kV,屬于基本絕緣或附加絕緣|額定電壓范圍150V 250V 3. Y3耐高壓 2.5KV 5KV 屬于基本絕緣或附加絕緣|額定電壓范圍150V 250V 4. Y4耐高壓大于2.5 kV屬于基本絕緣或附加絕緣|額定電壓范圍150V GJB151中規(guī)定Y電容的容量應(yīng)不大于0.1uF。Y電容除符合相應(yīng)的電網(wǎng)電壓耐壓外，還要求這種電容器在電氣和機(jī)械性能方面有足夠的安全余量，避免在極端惡劣環(huán)境條件下出現(xiàn)擊穿短路現(xiàn)象，Y電容的耐壓

12、性能對(duì)保護(hù)人身安全具有重要意義,共模電感的作用,共模電感上，A和B就是共模電感線圈。這兩個(gè)線圈繞在同一鐵芯上，匝數(shù)和相位都相同(繞制方向向反)。這樣，當(dāng)電路中的正常電流流經(jīng)共模電感時(shí)，電流在同相位繞制的電感線圈中產(chǎn)生反向的磁場(chǎng)而相互抵消，此時(shí)正常信號(hào)電流主要受線圈電阻的影響(和少量因漏感造成的阻尼)；當(dāng)有共模電流流經(jīng)線圈時(shí)，由于共模電流的同向性，會(huì)在線圈內(nèi)產(chǎn)生同向的磁場(chǎng)而增大線圈的感抗，使線圈表現(xiàn)為高阻抗，產(chǎn)生較強(qiáng)的阻尼效果，以此衰減共模電流，抑制高速信號(hào)線產(chǎn)生的電磁波向外輻射發(fā)射，達(dá)到濾波的目的,共模電感的設(shè)計(jì),第一步： 確定客戶的規(guī)格要求 ， EMI允許級(jí)別 第二步： 電感值的確定 第三步

13、： core（磁芯）材質(zhì)及規(guī)格確定 第四步：繞組匝數(shù)及線徑的確定 第五步：打樣 第六步：測(cè)試,共模電感的設(shè)計(jì),EMI等級(jí) : Fcc Class B 已知條件：C2=C7=3300pF EMI測(cè)試頻率：傳導(dǎo)150KHz30MHz。 EMC測(cè)試頻率: 30MHz3GHz。 實(shí)際的濾波器無法達(dá)到理想濾波器那樣陡峭的阻抗曲線，通常可將截止頻率設(shè)定在50KHz左右。在此，假設(shè)Fo=50KHz。則,共模磁芯的選擇,以上，得出的是理論要求的電感值，若想獲得更低的截止頻率，則可進(jìn)一步加大電感量，截止頻率一般不低于10KHz。理論上電感量越高對(duì)EMI抑制效果越好，但過高的電感將使截止頻率將的更低，而實(shí)際的濾波

14、器只能做到一定的帶寬，也就使高頻雜訊的抑制效果變差（一般開關(guān)電源的雜訊成分約為510MHz之間）。另外，感量越高，則繞線匝數(shù)越多，就要求磁芯的ui值越高，如此將造成低頻阻抗增加。此外，匝數(shù)的增加使分布電容也隨之增大，使高頻電流全部經(jīng)過匝間電容流通，造成電感發(fā)熱。過高的ui值使磁芯極易飽和，同時(shí)在生產(chǎn)上，制作比較困難，成本較高,共模磁芯的選擇,從前述設(shè)計(jì)要求中可知，共模電感器要不易飽和，如此就需要選擇低B-H（磁芯損耗與飽和磁通密度）溫度特性的材料，因需要較高的電感量，磁芯的i值也就要高，同時(shí)還必須有較低的磁芯損耗和較高的BS（飽和磁通密度）值，符合上述要求之磁芯材質(zhì)，目前以鐵氧體材質(zhì)最為合適，

15、磁芯大小在設(shè)計(jì)時(shí)并沒有一定的規(guī)定，原則上只要符合所需要的電感量，且在允許的低頻損耗范圍內(nèi)，所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品體積最小化。 因此，磁芯材質(zhì)及大小選取應(yīng)以成本、允許損耗、安裝空間等做參考。共模電感常用磁芯的i約在200010000之間,共模電感圈數(shù)的計(jì)算,在本電路中，我們選用的磁芯型號(hào)為 TDK UU9.8 磁芯材質(zhì)PC40 i值2300 AL值 500nH/N2,共模電感線徑的計(jì)算,J為無強(qiáng)制散熱情況下每平方毫米所通過的電流值，若有強(qiáng)制散熱可選擇6A。 Iin_avg輸入電流平均值 2為常數(shù),整流橋（橋堆）的計(jì)算,整流橋的耐壓選擇,整流橋的耐電流選擇,所選整流橋的正向管壓降,所選整流橋的功率損耗計(jì)算,

16、5為輸入電流有效值的倍數(shù)，經(jīng)驗(yàn)值,BUCK電容容值的計(jì)算,高壓?jiǎn)?dòng)與RCD箝位電路,紅線圈起的電阻為I C的高壓?jiǎn)?dòng)電阻，電阻阻值的選擇由IC特性決定。 藍(lán)線圈起的部分為RCD箝位電路(也稱為關(guān)斷緩沖電路)。此部分電路主要用于限制MOS關(guān)斷時(shí)高頻變壓器漏感的能量引起的尖峰電壓和次級(jí)線圈反射電壓的疊加，疊加的電壓產(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(dòng)勢(shì)與漏感電壓的疊加值，即：Vrest+ Vpp,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=（LeIsc2）/（ Vrest+ Vpp ）2- Vrest2 這里的， Le：漏感，單端

17、反激一般為40100uH，低于40uH可不考慮，一般取50uH計(jì)算； Vrest：反電動(dòng)勢(shì)；2*n*Vout Vpp：漏感電動(dòng)勢(shì)的峰值；8%*Vrest Isc：短路保護(hù)時(shí)變壓器初級(jí)線圈流過的最大電流。Ipk2,RCD電路電阻、二極管的計(jì)算,電阻R： 在變壓器下半周期由截至變?yōu)閷?dǎo)通時(shí)，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(dòng)勢(shì)Vrest，在放電的過程中，漏感電動(dòng)勢(shì)Vpp是不變的，通過放電常數(shù)R、C和變壓器關(guān)斷時(shí)間的關(guān)系，可以求得R的值，可以按周期T的63%計(jì)算： RC=0.63T（ Vrest+ Vpp ）/ Vpp 注釋：T=1/f f：為變壓器的工作頻率。 R=

18、0.63 （ Vrest+ Vpp ）/ （Vpp f C） 其功耗為：P= LeIsc2f/2 由于D和C上都有能量消耗，而且放電時(shí)間可能要短，所以該電阻的實(shí)際功耗可按計(jì)算值的一半考慮。 P（實(shí)際）=P（計(jì)算值）/2 關(guān)于D的取值 耐壓值要超過疊加值的10%。 電流要大于輸入電流平均值的10,同行工程師經(jīng)驗(yàn)總結(jié)： 1.D要選慢速的，對(duì)EMI好； 2.電容選的越大，電壓尖峰越小，也就是RCD吸收的漏感能量越大； 3.R應(yīng)該取值較小才好，R越小，電容放電越快，下個(gè)周期時(shí)就能吸收更多的能量。 4.C選大，R選小，吸收能力較強(qiáng)，且震蕩的周期變長，也就是頻率降低，EMI較好， 但損耗也會(huì)較大，故要折中

19、選取,相關(guān)知識(shí),什么是漏感？ 同一個(gè)磁體上兩個(gè)有互感的線圈N1、N2，N1線圈上流過的電流I1產(chǎn)生的磁通11分為兩部分，一部分是匝鏈N1、N2兩個(gè)線圈的互感磁通，另一部分只與N1（激勵(lì)線圈）線圈匝鏈，不與N2線圈匝鏈的漏磁通1S。對(duì)應(yīng)漏磁通產(chǎn)生的感量，稱之為漏感。 漏感，是一種實(shí)際存在的物理參數(shù)，而不是一種叫做電感的物體。 影響漏感大小的因素： 漏感的產(chǎn)生跟線圈間耦合的緊密程度、線圈的繞制工藝、磁路的幾何形狀、磁介質(zhì)的性能等有關(guān)。 漏感的作用： 漏感會(huì)限制開關(guān)管開通時(shí)的電流上升速度，有降低開通損耗的效果。但沒有降低導(dǎo)通損耗的效果。關(guān)斷的時(shí)候，漏感反而是不利影響。電流由于漏感的存在，下降會(huì)變慢，

20、關(guān)斷損耗會(huì)變大。開通瞬間，由于漏感存在，電流的上升速度降低，漏感呈現(xiàn)的是阻抗形式。電流是從零開始上升的，瞬間電流為零，就形成很大阻抗。 注：漏感不參與能量的傳遞，是變壓器的寄生參數(shù)，應(yīng)當(dāng)越小越好,PWM IC 功能介紹,R11為IC工作頻率調(diào)整電阻。 D2為輔助繞組供電整流二極管， R14為限流電阻， C5為低頻濾波電容， C11為高頻濾波電容， R3為過功電阻， R8為驅(qū)動(dòng)電阻， R12 MOS開機(jī)保護(hù)電阻， C12為旁路電容， U3-B為光耦反饋端,500V高壓?jiǎn)?dòng)電路 電流控制模式 VCC具有過壓保護(hù)功能 具備過載保護(hù)功能 500mA驅(qū)動(dòng)能力 可調(diào)開關(guān)頻率 內(nèi)置諧波補(bǔ)償電路,MOS管（開

21、關(guān)管）的選擇,MOS管的耐壓選擇： Vdss=2*Vdcmax DS極間耐壓要是兩倍的直流輸入最大電壓 MOS管的耐電流選擇： Idrms=Iout*1.2(Po/Vdcmin)/1-Dmax Idrms:MOS所通過的電流有效值 Iout:輸出電流 Po:輸出功率 Vdcmin:最小輸入直流電壓值 Dmax：最大占空比 MOS的導(dǎo)通損耗計(jì)算 Psw=Idrms2*Rds 有效電流值的平方乘上MOS內(nèi)阻,變壓器的簡(jiǎn)單設(shè)計(jì),首先確定已知參數(shù)： 1）開關(guān)頻率：Fsw； 2）變壓器的效率：； 3）最大占空比：Dmax； 4）輸入電壓范圍：Vinmin,Vinmax 5）輸出電壓 Vout 6）輸出電

22、流Iout 7）K=0.4(DCM=1,CCM=0.30.5)； 8）輸出二極管管壓降Vf 9）輔助繞組電壓Vb 10）輔助繞組二極管管壓降Vfb,設(shè)計(jì)步驟一,輸入功率 Pin=(Vout*Iout) 輸入電流平均值 Iin_avg=Pin/(2*Vinmin*Dmax) 初級(jí)電感量Lp=(2*Vinmin*Dmax)2/2*Pin*Fsw*K 紋波電流 I= 2*Vinmin*Dmax/Lp*Fsw,設(shè)計(jì)步驟二,再確認(rèn)參數(shù) 根據(jù)設(shè)計(jì)功率和結(jié)構(gòu)空間選擇磁芯 選好磁芯確定磁芯材質(zhì)選出ui值 確定材質(zhì)找出相對(duì)溫度的Bs(飽和磁通密度)一般選擇60相對(duì)的Bs. 找出Ae（磁芯實(shí)際截面面積）、Acw（

23、磁芯總卷線截面面積）、Ve（磁芯實(shí)效體積）值,設(shè)計(jì)步驟三,計(jì)算輸入電流峰值Ipk=(Iin_avg*I/2)*1.2 計(jì)算AP值 AP=Ae*Acw 計(jì)算初級(jí)圈數(shù)確認(rèn)選擇 NP1= (2*Vinmin*Dmax)/ui*Fsw*Ae NP2=LP*Ipk/Bs*Ae NP= | NP1 if NP1NP2 | NP2 otherwise 匝比的計(jì)算 n=Dmax/(1-Dmax)/Vout+Vf 次級(jí)線圈的計(jì)算 NS=NP/n 輔助繞組線圈的計(jì)算Nfb=(Vf+Vfb/Vout+Vf)*NS 反推驗(yàn)證Dmax Dmax=n*(Vout+Vf)/2*Vinmin+n*(Vout+Vf) 氣隙的計(jì)

24、算 Lg=4*3.14*10-7*NP2*Ae/Lp,為什么要開氣隙？ 反激變換器中，變壓器起著電感和變壓器的雙重作用，因而變壓器磁芯處于直流偏磁狀態(tài)，為防磁飽和因此要加入氣隙。 防止磁芯飽和不僅只有開氣隙一種方法，另外一種是增加磁心的體積；不過通常設(shè)計(jì)時(shí)空間已經(jīng)限制了磁芯的大小，所以實(shí)際設(shè)計(jì)中開氣隙的方法應(yīng)用的比較多； 這兩種方法都可以使磁心的磁滯回線變得“扁平”，這樣對(duì)于相同的直流偏壓，就降低了工作磁通的密度,關(guān)于反激變壓器的氣隙,變壓器的線徑選擇,變壓器的線徑計(jì)算是有規(guī)定的，特別是反激式電源變壓器更應(yīng)該注意？ 自然冷卻時(shí)j=1.54A/mm2，強(qiáng)迫冷風(fēng)時(shí)35A/mm2。 在不同的頻率下選

25、取d也是不同的，在200KHz以下時(shí)，一般為45A/mm2，在200KHz以上時(shí)，一般為23A/mm2,變壓器的繞制方法,為了減少漏感，目前最好的、工藝最簡(jiǎn)單的繞制方法是初次級(jí)交錯(cuò)繞法也就是大家常說的三明治繞法,變壓器檔案的制作要求,舉例說明 變壓器檔案,下次培訓(xùn)講 -次級(jí)側(cè)部分,謝謝,反激式開關(guān)電源設(shè)計(jì)解析,下,反激開關(guān)電源特點(diǎn),優(yōu)點(diǎn) 成本低，外圍元件少，低耗能，可設(shè)置多組輸出。 缺點(diǎn) 輸出紋波比較大。 彌補(bǔ)缺陷的方法 輸出加低內(nèi)阻濾波電容或加LC噪聲濾波器可以改善,電動(dòng)自行車電源電路原理圖,次級(jí)側(cè)電路原理圖,次級(jí)整流二極管的選型,為了降低輸出整流損耗，次級(jí)整流二極管一般選用肖特基二極管，肖

26、特基二極管有較低的正向?qū)▔航礦f，能通過較大的電流,輸出整流二極管的耐壓值,二極管的平均電流值,二極管的峰值電流值,次級(jí)整流管的熱設(shè)計(jì),二極管的熱損耗包括正向?qū)〒p耗、反向漏電流損耗及恢復(fù)損耗。因?yàn)檫x用的是肖特基二極管，反向恢復(fù)時(shí)間短和漏電流比較小，可忽略不記。 二極管的PN結(jié)對(duì)環(huán)境的熱阻可以通過DATASHEET查得Rthjc=1.2C/W Tj=Rthjc*Vf*Id_rms+Ta Ta為工作的環(huán)境溫度 Tj為二極管工作溫度理論值 Vf表示二極管的正向?qū)▔航?Id_rms表示通過二極管的平均電流,吸收回路,吸收的本質(zhì) ，什么是吸收？ 在拓?fù)潆娐返脑蜕鲜菦]有吸收回路的，實(shí)際電路中都有吸

27、收，由此可以看出吸收是工程上的需要，不是拓?fù)湫枰?吸收一般都是和電感有關(guān)，這個(gè)電感不是指拓?fù)渲械母行栽侵钢T如變壓器漏感、布線雜散電感。 吸收是針對(duì)電壓尖峰而言，電壓尖峰從何而來？電壓尖峰的本質(zhì)是什么？ 電壓尖峰的本質(zhì)是一個(gè)對(duì)結(jié)電容的dv/dt充放電過程，而dv/dt是由電感電流的瞬變（di/dt）引起的，所以，降低di/dt或者dv/dt的任何措施都可以降低電壓尖峰，這就是吸收,吸收回路,吸收的作用？ 1、降低尖峰電壓 2、緩沖尖峰電流 3、降低di/dt和dv/dt，即改善EMI品質(zhì) 4、減低開關(guān)損耗，即實(shí)現(xiàn)某種程度的軟開關(guān)。 5、提高效率。提高效率是相對(duì)而言的，若取值不合理不但不

28、能提高效率，弄不好還可能降低效率,吸收回路,RC吸收的特點(diǎn)： 1、雙向吸收。一個(gè)典型的被吸收電壓波形中包括上升沿、上升沿過沖、下降沿這三部分，RC吸收回路在這三各過程中都會(huì)產(chǎn)生吸收功率。通常情況下我們只希望對(duì)上升沿過沖實(shí)施吸收。因此這意味著RC吸收效率不高。 2、不能完全吸收。這并不是說RC吸收不能完全吸收掉上升沿過沖，只是說這樣做付出的代價(jià)太大。因此RC吸收最好給定一個(gè)合適的吸收指標(biāo)，不要指望它能夠把尖峰完全吸收掉。 3、RC吸收是能量的單向轉(zhuǎn)移，就地將吸收的能量轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮堋１M管如此，這并不能說損耗增加了，在很多情況下，吸收電阻的發(fā)熱增加了，與電路中另外某個(gè)器件的發(fā)熱減少是相對(duì)應(yīng)的，總效率不

29、一定下降。設(shè)計(jì)得當(dāng)?shù)腞C吸收，在降低電壓尖峰的同時(shí)也有可能提高效率,吸收回路,吸收的誤區(qū) 1、Buck續(xù)流二極管反壓尖峰超標(biāo)，就拼命的在二極管兩端加RC吸收。 這個(gè)方法卻是錯(cuò)誤的。為什么？因?yàn)檫@個(gè)反壓尖峰并不是二極管引起的，盡管表現(xiàn)是在這里。這時(shí)只要加強(qiáng)MOS管的吸收或者采取其他適當(dāng)?shù)拇胧@個(gè)尖峰就會(huì)消失或者削弱。 2、副邊二極管反壓尖峰超標(biāo)，就在這個(gè)二極管上拼命吸收。 這種方法也是錯(cuò)誤的，原因很清楚，副邊二極管反壓尖峰超標(biāo)都是漏感惹的禍，正確的方法是處理漏感能量。 3、反激MOS反壓超標(biāo)，就在MOS上拼命吸收。 這種方法也是錯(cuò)誤的。如果是漏感尖峰，或許吸收能夠解決問題。如果是反射電壓引起的

30、，吸收不但不能能夠解決問題的，效率還會(huì)低得一塌糊涂，因?yàn)槟愀淖兞送負(fù)?吸收回路,吸收的計(jì)算 書上網(wǎng)絡(luò)上都有關(guān)于吸收回路的計(jì)算方法的介紹,但由于寄生參數(shù)的影響,這些公式幾乎沒有實(shí)際意義,實(shí)際上大部分的RC參數(shù)是靠實(shí)驗(yàn)來調(diào)整的,但RC的組合理論上有無窮多,怎么來初選這個(gè)值是很關(guān)鍵的,下面來介紹一些實(shí)用的理論和方法 。 1、先不加RC,用容抗比較低的電壓探頭測(cè)出原始的震蕩頻率.此震蕩是有LC 形成的,L主要是變壓器次級(jí)漏感和布線的電感和輸出電容, C主要是二極管結(jié)電容和變壓器次級(jí)的雜散電容,吸收回路,2、測(cè)出原始震蕩頻率后, 可以試著在二極管上面加電容,直到震蕩頻率變?yōu)樵瓉淼?/2.則原來震蕩的C值

31、為所加電容的1/3,知道了C就可以算R值了, R=2fL=1/(2fC)。把R加到所加C上,震蕩就可以大大衰減。這時(shí)再適當(dāng)調(diào)整C值的大小,直到震蕩基本被抑制,吸收回路,吸收電路測(cè)試經(jīng)驗(yàn)總結(jié)： 一、吸收電容C的影響 1、并非吸收越多損耗越大，適當(dāng)?shù)奈沼幸粋€(gè)效率最高點(diǎn)。 2、吸收電容C的大小與吸收功率（R的損耗）呈正比關(guān)系。即：吸收功率基本上由吸收電容決定,吸收回路,二、吸收電阻R的影響 1、吸收電阻的阻值對(duì)吸收效果干系重大，影響明顯。 2、吸收電阻的阻值對(duì)吸收功率影響不大，即：吸收功率主要由吸收電容決定。 3、當(dāng)吸收電容確定后，一個(gè)適中的吸收電阻才能達(dá)到最好的吸收效果。 4、當(dāng)吸收電容確定后，

32、最好的吸收效果發(fā)生在發(fā)生最大吸收功率處。換言之，哪個(gè)電阻發(fā)熱最厲害就最合適。 5、當(dāng)吸收電容確定后，吸收程度對(duì)效率的影響可以忽略,吸收回路,軟件仿真不同阻值時(shí)的波形曲線圖,次級(jí)濾波電容的計(jì)算,次級(jí)輸出電容損耗的計(jì)算,Tan() 代表電容的 損失角正切值,ESR1代表電容的內(nèi)阻,Pcout代表電容的輸出損耗,輸出電感的計(jì)算,IL=Iout/(1-Dmax) 先計(jì)算出電感上電流 L=(Vdcmin*Dmax)/(Fs*IL*r) L為電感量 Vdcmin為最小的輸入直流電壓 Dmax為最大占空比 Fs為開關(guān)頻率 IL為流經(jīng)電感的電流 r為系數(shù)取值0.4,反饋回路采用最常用的TL431加光耦電路。

33、外圍元件由ZD2、R6、R15、R17、R10、R16組成。 ZD2為43V穩(wěn)壓管，因電流很小，工作在反向?qū)▍^(qū)。選43V是因?yàn)門L431最大的可調(diào)節(jié)電壓是36V，為了能使用這個(gè)精密可調(diào)器件，我們必須把電壓降低到TL431可正常工作的范圍內(nèi)。 R6為保證TL431死區(qū)電流的大小，輸出電壓大于7.5V時(shí)TL431死區(qū)電流可以通過光耦發(fā)光二極管的導(dǎo)通提供，因此可以不加，低于7.5V時(shí)，R6=Vout-(Vref-Vb)/1mA Vout表示輸出電壓；Vref表示基準(zhǔn)電壓2.5V；Vb表示管壓降0.7V。 TL431中的總偏置就接近 5mA，而經(jīng)驗(yàn)顯示這 5mA 的電流可實(shí)現(xiàn)足夠的性能，而不會(huì)犧牲待

34、機(jī)能耗。R15=Vout/5mA. 減小光耦LED串聯(lián)電阻 R15并不會(huì)改變TL431的電流，因?yàn)?TL431 的電流由初級(jí)端反饋電流 IC 施加，通過光耦合器電流傳輸比(CTR)反射在 LED 中。改變 R15 值會(huì)影響中帶增益，而非 TL431 偏置，因?yàn)橄到y(tǒng)采用閉環(huán)形式工作。 R17、 R10、R16組成的分壓器在輸出電壓達(dá)到目的值時(shí)。R10與R17的節(jié)點(diǎn)電壓剛好等于431內(nèi)部參考電壓,反饋分壓回路,反饋補(bǔ)償回路,C8、C4、R19組成了431所需的回收回路補(bǔ)償，以便穩(wěn)定控制回路。 穩(wěn)定的反饋環(huán)路對(duì)開關(guān)電源來說是非常重要的，如果沒有足夠的相位裕度和幅值裕度，電源的動(dòng)態(tài)性能就會(huì)很差或者出現(xiàn)輸出振蕩。 T