1、 天才源于勤奮 311 STUDIO 成功源于執著單端反激式開關電源設計步驟作者:孫浩版本號:v05 2010-9-4交流輸入最小電壓:(V acmin U 交流輸入最大電壓:(V acmax U 交流輸入電壓頻率:L f (HZ 電源效率: (0100% 輸出電壓i :(V OUTi V 輸出電流i :OUTi I (A 偏置電壓:(V B V備注:下標為p 的代表變壓器原邊變量,下標為的代表變壓器副邊第i 個繞組的相關量,下標為si B 的代表變壓器偏置繞組的相關量。設計步驟:1 電源輸出功率(W O P (NO OUTi Di i P V V I =+×Oi其中Di V 為第i

2、 路輸出整流二極管的正向導通壓降,通常選用肖特基二極管或超快恢復二極管,選用前者,Di V 一般取0.4V ;選用后者,Di V 一般取0.6V 。 2 輸入端電容(F in C (23in O C P ×3 輸入最小直流電壓(V dcmin U dcmin U 式中(ms 為整流橋導通時間,一般取3.2ms 。 C t 4 輸入最大直流電壓(V dcmaxU U U dcmax acmax 5 確定最大占空比max D 對于常用的電流型PWM 控制芯片,為了保證環路的穩定,通常不超過0.5。 max D 6 確定反激電壓(V OR U (max OR OR dcmin ds D =

3、U U U U +故(1OR dcmin ds max max U =U U D D ×,其中為開關管飽和導通壓降,通常設為10V 。ds U 天才源于勤奮 311 STUDIO 成功源于執著7 確定開關管漏源最低耐壓(V mos-min 根據經驗公式,有1.4 1.520mos-min dcmax OR U U U =+××+8 設定變換器工作模式(CCM/DCM ,確定電流紋波峰值比 RP K CCM (電流連續模式: 1RP K < DCM (電流斷續模式: 1RP K = 9 確定開關頻率f (KHZ 根據選用的芯片所能支持的開關頻率以及開關管所能承

4、受的開關能力,選擇合適的開關頻率。 10 選取合適的磁芯選擇磁芯的常用方法有面積乘積法、幾何法、經驗選取等方法。以面積乘積法為例,計算面積乘積p A (cm 2,以選取合適的磁芯。 CCM 模式:11.5110min O p max m u RPD P A D B J K f ××× ××××××K (保留1.5倍余量 其中為最小占空比。min D (D =U U U U min OR OR dcmax ds +DCM 模式:1.510O p m u P A B J K f ××

5、15;××××(保留1.5倍余量 根據所選的磁芯,查得其e A (mm 2(磁芯中心截面積等參數。 11 確定電流平均值avgp I (A (avgp O dcmax max I =P U D ××12 確定原邊峰值電流pkp I (A 2(2pkp avgp RP max I =I K D ××13 確定開關管能承受最小電流(A mos-min I 1.5mos-min pkp I =I × 14 確定原邊有效值電流rmsp I (A rmsp pkp I =I 15 確定初級電感量(mH p L (p

6、 dcmax max pkp RP L =U D f I K ×××16 確定最大磁通密度m B (T (特斯拉為了防止磁芯飽和,m B 取值范圍通常為0.2T0.3T 。 17 原邊匝數(Turn (匝p N 天才源于勤奮 311 STUDIO 成功源于執著1000(p p pkp e m N =L I A B ×××18 副邊匝數si N (Turn (匝(si p OUTi Di OR N =N V V U ×+19 偏置繞組匝數(Turn (匝B N (B p B BD O N =N V V U ×+RBD

7、 V 為偏置繞組輸出整流二極管正向導通壓降,因為此繞組負載通常較輕,故選用普通高頻二極管,取0.7V 。 BD V 20 氣隙長度g L (mm 開氣隙前的電感系數可通過磁芯手冊獲得。L A 開氣隙后的電感系數為21000Lg p p A =L N ×(nH/Turn 211g e Lg L =0.4L A A ×××(-(mm 為了保證變壓器的可生產性,氣隙長度一般不小于0.250.5mm 。 21 確定原邊導線線徑(mm p D 考慮導線的趨膚效應,導線的線徑建議不超過穿透深度的2倍.對于銅導線,當環境溫度為20時,穿透深度d=mm ,因此有(mm

8、。當導線電流較大 時,可采用多股并繞方式。若原邊采用股并繞,則有2si D ×d p n 1.13p D =(mm 。式中(A/mm 2為電流密度,一般取值為4A/mm 210A/mm 2,通常在初始設計時可選5A/mm 2,根據實際散熱條件再進行調整,偏置繞組因通常負載較輕,流過電流較小,故不進行特別計算,采用與原邊規格相同的導線即可。 J 22 確定副邊電流峰值psi I (A (OUTi Di OUTi ppksi pkp O s V V I N I =I P N +×××i23 確定副邊電流有效值rmssi I (A rmssi pksi I =

9、I 24 確定副邊導線線徑si D (mm 1.13si D =si n 為多股并繞的股數,其他可參考原邊導線線徑的選取方法。 25 確定輸出濾波電容上的紋波電流rsi I (A rsi I 26 輸出整流管最高反向峰值電壓(V BRsi U 天才源于勤奮 311 STUDIO 成功源于執著BRsi OUTi dcmax si p U =V +U N N ×實際選取值應為計算值的1.25倍以上。 27 偏置繞組整流管最高反向峰值電壓(V BRB U BRB B dcmax B p U =V +U N N ×實際選取值應為計算值的1.25倍以上。 28 開關管漏極箝位保護電路漏極箝位保護電路主要有以下4種設計方案:(1 利用瞬態電壓抑制器TVS (P6KE200和阻塞二極管(超快恢復二極管UF4005構成的箝位電路。(2 利用阻容吸收元件和阻塞二極管構成RCD 箝位電路。 (3 由阻容吸收元件、TVS 和阻塞二極管構成的箝位電路。 (4 由穩壓管、阻容吸收元件和阻塞二極管構成的箝位電路。 29 輸入整流橋反向