反激式开关电源设计培训教材（第一节）

回扫式开关电源设计训练教材2007.9.10，回扫式开关电源设计，第1章，电路结构第2章，变压器设计第3章，关键部件选择第4章，EMC的设计，第1章，电路结构，单管回扫电路基本结构，单管回扫电路基本结构， 单管回扫电路示例(S012B系列的电路图)、输入电路1、输入侧噪声滤波电路和输入过电流保护电路如下：输入侧噪声滤波电路的主要作用是防止电源对电网的干扰和防止来自电网的电源干扰。 电源对电网干扰和影响的测试主要是谐波Harmonic、传导噪声Conduct、辐射噪声Radiation、功率因数网对电源的干扰测试主要是静电ESD、雷击SURGE、电压降Drop、快速瞬变脉冲组EFT输入过电流保护主要是保险管、保险丝保险管主要用于高功率电源，绕组电阻用于低功率电源。 保险管的重要参数有额定电流、熔断时间、断路能力，额定电流大、熔断时间长、断路能力低、管壁容易破裂是安全认证时不允许的，因此必须尽量选择断路能力高的保险管保险丝绕组电阻的重要参数主要是过功率熔断时间， 一般地，如果施加到电阻器两端的电压与电流的乘积是电阻器标称功率的25倍，那么在60秒内保险丝和保险电阻对速率特性具有非常大的影响。 同时，SURGE与安全要求相矛盾，为了满足能效要求，保险管、保险电阻的参数选择非常重要，2、输入浪涌电流的浪涌电流抑制主要是负温度系数热敏电阻、大功率电阻、使用单向晶闸管的继电器等元件， 为了抑制15W以下的电源浪涌电流小于30A15-60W的电源浪涌电流小于50A60W以上的电源浪涌电流，根据所选择的元件和电网的限流规格，3、输入交流的整流主要有桥式整流和半波整流4、直流滤波器主要有电容滤波器和型滤波器5、输出整流主要分为二极管整流和场效应晶体管同步整流，滤波主要分为电容滤波器和型滤波器6、保护电路过电流保护部分恢复和关闭2种，一般设计为“fug”字下垂特性的过电压保护部分可恢复、关闭， 自杀式等3种过热保护部分可恢复和闭合2种短路保护也可恢复和闭合，PWM控制芯片(Fairchildsemi的FSDM0265R )、单端反馈开关电源的变压器实质上是耦合电感，可以储存、变压、能量传输等工作下面总结一下在连续模式和断续模式下工作的单端反激变换器的变压器设计。 1 .已知参数由需求和电路的特性来决定，包括输入电压Vin、输出电压Vout、每个输出端的功率Pout、效率、开关频率fs (或周期t )和线主开关管理的耐压Vmos。 2、在回扫转换器中，回扫电压Vf与输入电压之和计算为不得超过主开关管的耐压，同时保留一定馀量5%。 最大允许回扫电压中，Vf=VMos-VinDCMax-电压馀量-漏电检测峰值电压(2.1)漏电检测的峰值一般为50V-100V左右。 第二章，变压器的设计，对于90-264V的输入电压范围，反电动势可以选择60V-80V左右，反电动势较高，一次电平的斜坡比较大，一次侧的Mosfet受到的反电动势较高，但温度上升较低，二次侧的整流管受到此时，变压器的温度上升变高(此时，开关管的占空比变大，在相同的工作频率下变压器的一次电感变大，所需能量也变大)。 反电动势低，灯比小时，Mosfet受到的反电动势降低，但温度上升，二次侧整流管受到的反电动势也升高，温度上升也升高。 此时，变压器的温度上升降低”实际设计产品，需要根据选择的半导体元件、变压器、结构寻找最佳的平衡。反电动势和输出电压的关系由原副边的灯比决定。 反电动势决定后，原来可以决定副边的回合比。 原来，副边的灯比n=Np/Ns=Vf/(Vout Vd)(2.2)另外，回扫电源的最大占空比出现在最低输入电压、最大输出的状态下，(Vinmin一般为110V-120V )由于稳定下的变压器的磁平衡，vinmindmax=VF (1- dmax )vin min (vinminvf)(2.3 )设定为最大占空比时，开关管接通时，原边电流为Ip1，开关管断开时，原边电流上升至Ip。 如果Ip1为0，则转换器在临界或间断模式下运行，否则在连续模式下运行。 连续模式时的一次电流波形、断续模式时或临界模式时的一次电流波形、一次MOSFET漏极的电压波形如下所示对应于与临界模式对应的不连续模式，通过能量保存，K=Ip1/Ip、Ip1=KIp为K=0， Ip1=0此时的动作在临界模式或者断续模式中为0K1，此时的动作在连续模式中的k值的选择最好是输入电压为230V，电路在临界模式，即K=0，此时的效率最高，当输入电压为90V时，电路在连续模式中动作，k-770 转换器的初级绕组电流、初级电感量和初级绕组数可通过以下公式求出(2.5)(2.6)(2.7)，为了避免磁芯饱和，应在磁路中加入适当的气隙，气隙一般大于0.01Cm，电力大时气隙大根据以上得到的核心参数： (2.8)根据求出的Ae值选择合适的核心，尽量选择窗口纵横比大的核心，这样，核心的窗口有效使用系数变高，同时能够减小漏感。 如果有磁芯的话，有必要进一步增加原点侧的圈数。 根据下式： (2.9)再原来，可以从副边的灯比关系求出副边的卷数。 求出的圈数有时不是整数，将副边的圈数设为整数后，修正原边的圈数。 上式： Lg为气隙长度，单位为cmp，Ae为芯截面积，单位cm2Lp为原边电感量，单位为h (亨利) Bw为动作磁通密度，单位为高斯(Bw一般为0.7Bs以下的值，Bs为芯的最大磁通密度，芯的手动中Bs的单位为mT毫米特斯拉mT 一次绕组电流有效值Iprms:(2.10 )二次绕组电流有效值Isrms:(2.11 )铜线电流密度如下选择： (绝缘等级CALLB)5W以下：7.0A-9.0A/mm2； 5w-24w:6.0a-8.0a/mm2； 24w-50w:5.0a-7.0a/mm2； 50W以上：4.0A-6.0A/mm2以下(变压器带散热片时请选择较大的，绕组线槽最里面，选择较小的，线槽最外面，选择较大的，变压器温度上升较小的)。 二次引线截面积的计算通过输出直流为每安培所需的引线截面积0.125mm2(0.4mm )、0.16mm2(0.45mm )、0.196mm2(0.5mm )、0.238mm2(0.55mm )进行计算，电力大，输出电流取大的值，否则取小的值例如以输出12V/5A、0.238mm2(0.55mm )计算，导线的总截面积为1.19 mm 2，0.85 mm的导线的截面积相当于2根。 以上作为参考，实际设计时需要根据骨架规格适当调整温度上升。 气隙长度为5W以下：0.01-0.02cm； 5w-24w:0.02-0.04cm厘米； 24瓦- 50瓦：0. 03-0.05厘米； 50W以上：0.03cm以上，铜线的线径通过下式计算：(2.12 )以上是考虑到成本因素的适当选择，芯截面积比较大时，气隙长度下限可选择的截面积较小，因此请选择较大的线径。 否则，核心就容易饱和。S012B系列变压器设计步骤条件1、输入电压Vin:90Vac-264Vac2、输出电压Vout:12V3、输出电流Iout:1.25A4、Mosfet耐压Vmos:650V5、开关频率f:67KHz6， FSDM0265R的最大输出功率： 13W (无密闭散热片) 20W (无开放散热片)以上，说明IC可以完全输出15W的电力，放入散热片时可以为15W，参数计算1、 最大允许回扫电压Vf=650V-373V-32.5V-100V=144.5V回扫电压Vf为75V Mosfet的漏极最高电压为：373V 100V 75V=548V0.324cm2 n=845.95=14.18绕组14匝的Np83匝10、辅助绕组匝数NfFSDM0265R的起动电压11-13V、Vcc不超过19V，因此辅助绕组电压Vcc以13.5V计算时，辅助绕组匝数nf=ns VCC/(vout VD ) 一次绕组电流有效