Flyback反激设计总结

1、1FlybackFlyback反激设计总结反激设计总结Sun2014.09.102目錄目錄 反激变换器的应用反激变换器的应用 反激变换器的工作原理反激变换器的工作原理 反激变压器的设计步骤反激变压器的设计步骤 设计时的注意事项及课后作业设计时的注意事项及课后作业3目錄目錄 反激变换器的应用反激变换器的应用 反激变换器的工作原理反激变换器的工作原理 反激变压器的设计步骤反激变压器的设计步骤 设计时的注意事项及课后作业设计时的注意事项及课后作业4反激变换器的应用反激变换器的应用 众所周知，电子设备都需要电源，并且95%以上的电源是开关电源。而对于中小功率的开关电源使用最多的拓扑是反激结构。实际应用

2、场合：功率一般在150W以内的隔离电源，如笔记本电脑适配器、手机适配器、工业电源等。优点：1、电路简单，成本低，可靠性高。 2、输入电压在很大的范围内波动时，仍能稳定输出，无需输入电压切换而达到稳定输出的要求。3、转换效率较高，损耗小。4、容易实现多路输出缺点：1、输出电压纹波较大，负载调整精度不高，输出功率受限制，通常应用于150W以下。 2、工作在CCM模式下，有较大的直流分量，易导致变压器磁芯饱和，从而加大了变压器的体积。3、当变换器工作在CCM/DCM两种不同状态下，变压器设计和环路补偿设计较困难。5目錄目錄 反激变换器的应用反激变换器的应用 反激变换器的工作原理反激变换器的工作原理

3、反激变压器的设计步骤反激变压器的设计步骤 设计时的注意事项及课后作业设计时的注意事项及课后作业6反激变换器的工作原理反激变换器的工作原理FlybackFlyback与与Buck-BoostBuck-Boost之间的关系之间的关系Flyback Buck-BoostTransformer+ 7反激变换器的工作原理反激变换器的工作原理onoffVin+NVo+Vin/NVdsSVDImID000(a) CCM Waveforms (ideal).VoonoffVdsSVDImVinN Vo(b) DCM Waveforms (ideal)当开关晶体管 Tr ton时,变压器初级Np有电流 Ip,并

4、将能量储存于其中(E = Lp*Ip*Ip / 2).由于Np与Ns极性相反,此时二极管D反向偏压而截止,无能量传送到负载.当开关Tr off 时,由楞次定律 :(e = -N/T)可知,变压器原边绕组将产生一反向电势,此时二极管D正向导通,负载有电流IL流通。8目錄目錄 反激变换器的应用反激变换器的应用 反激变换器的工作原理反激变换器的工作原理 反激变压器的设计步骤反激变压器的设计步骤 设计时的注意事项及课后作业设计时的注意事项及课后作业9反激变压器的设计步骤反激变压器的设计步骤系统输入规格：系统输入规格： 输入电压：输入电压：VacminVacminVacmaxVacmax 输入频率：输入

5、频率：fLfL 输出电压：输出电压：VoVo 输出电流：输出电流：IoIo 工作频率：工作频率：fsfs 输出功率：输出功率：PoPo 预计效率：预计效率： 输入功率：输入功率：Pin=Po/Pin=Po/ 最大温升：最大温升：40 40 10反激变压器的设计步骤反激变压器的设计步骤1.1 1.1 选择开关管和输出整流二极管选择开关管和输出整流二极管1.2 1.2 计算变压器匝比计算变压器匝比1.3 1.3 确定最低输入电压和最大占空比确定最低输入电压和最大占空比1.4 1.4 反激变换器的工作过程分析反激变换器的工作过程分析1.5 1.5 计算初级临界电流均值与峰值计算初级临界电流均值与峰值

6、1.6 1.6 计算变压器初级电感量计算变压器初级电感量1.7 1.7 选择变压器磁芯选择变压器磁芯1.8 1.8 计算变压器初级匝数、次级匝数和气隙长度计算变压器初级匝数、次级匝数和气隙长度1.9 1.9 满载时初级峰值电流满载时初级峰值电流1.10 1.10 最大工作磁芯密度最大工作磁芯密度 BmaxBmax1.11 1.11 计算变压器初级电流、副边电流的有效值计算变压器初级电流、副边电流的有效值1.12 1.12 计算原边绕组、副边绕组的线径，估计窗口占有率计算原边绕组、副边绕组的线径，估计窗口占有率1.13 1.13 计算绕组的铜损与铁损计算绕组的铜损与铁损1.14 1.14 变压器

7、绕线结构及工艺变压器绕线结构及工艺11反激变压器的设计步骤反激变压器的设计步骤1.1 选择开关管和输出整流二极管选择开关管和输出整流二极管开关管MOSFET：耐压值为Vds-mos输出二极管：（1）肖特基二极管 （2）最大反向电压Vd （3）正向导通压降为Vf1.2 计算变压器匝比计算变压器匝比考虑开关器件电压应力余量(Typ=20%)开关ON开关OFF匝比Note：计算匝比一般有两种方法，一种如上图所示；另一种方法先确定工作模式和占空比，再进行计算，可参考3KW辅助电源设计实例。121.3 确定输入滤波电容上的最低输入电压和最大占空比确定输入滤波电容上的最低输入电压和最大占空比反激变压器的设

8、计步骤反激变压器的设计步骤输入滤波电容：2uF3uF/W（经验值）最低输入电压（假设tc=3mS）最低输入电压，最大功率时，占空比最大Dmax13反激变压器的设计步骤反激变压器的设计步骤1.4 反激变换器的工作过程分析（以反激变换器的工作过程分析（以CCM设计为例）设计为例）（1）低输入电压时，负载从轻载到重载，变压器经历从DCM-BCM-CCM的过程；（2）高压输入时，负载从轻载到重载，变压器可能一直工作在DCM；14反激变压器的设计步骤反激变压器的设计步骤1.5 计算初级临界电流均值和峰值计算初级临界电流均值和峰值按照最小输入电压，最大输出功率（Po_max）的条件计算：Note：临界点的

9、设计视具体情况而定，通常有两种方式定义临界点：1）设定满载的百分之几十达临界点；2）设定满载时的电流纹波系数Kr，当Kr刚好上升到1时为临界点。例如当Po=1/3 Po_max时，变换器工作在BCM临界模式；当Po1/3 Po_max时，变换器工作在CCM连续模式；BCM模式下，最小输入电压时的平均输入电流：变压器初级临界电流峰值：15反激变压器的设计步骤反激变压器的设计步骤1.6 计算变压器初级电感量计算变压器初级电感量最低输入电压，BCM条件下，最大导通时间：变压器初级电感量：1.7 选择变压器磁芯选择变压器磁芯基于输出功率和开关频率计算面积乘积，根据面积乘积来选择磁芯（近似的估算公式）：

10、Ko是窗口的铜填充系数，取 Ko=0.2Kc是磁芯填充系数，对于铁氧体磁芯取 Kc=1Bm是变压器工作磁通密度，取Bm=0.5*Bsat=1600GJ是电流密度，取J=4.0 A/mm2Note：考虑绕线空间，尽量选择窗口面积大的磁芯，查表选择Aw和Ae16反激变压器的设计步骤反激变压器的设计步骤1.8 计算变压器初级、次级匝数、辅助绕组匝数和气隙长度计算变压器初级、次级匝数、辅助绕组匝数和气隙长度初级绕组的匝数：（1）增加或者减小匝数只会分别引起磁芯损耗的减小或增加。（2）以TDG公司的TP4W铁氧体磁芯为例，在100kHZ的条件下，损耗与 成正比，匝数减小5%会使磁芯损耗增加15%次级绕组

11、匝数：辅助绕组匝数：气隙长度：B2.8617反激变压器的设计步骤反激变压器的设计步骤1.9 满载时初级的峰值电流满载时初级的峰值电流（1）工作在CCM模式时，Ton_max固定不变（2）输入电压不变，BCM的Ton_max等于CCM的Ton_maxTon_max内，电感电流线性上升增量：低输入电压，满载条件下：变压器初级峰值电流：18反激变压器的设计步骤反激变压器的设计步骤1.10 最大工作磁芯密度最大工作磁芯密度Bmax如果BmaxVinmax + n*(Vo+Vf)），并留一定的余量（漏感还将引起一个电压尖峰）。并且如果Dmax大于0.5，那么对于峰值电流控制的方案需要加入谐波补偿电路。26设计时的注意事项及课后作业设计时的注意事项及课后作业5、设计反激电源还需要学习的主要内容、设计反激电源还需要学习的主要内容（1）反馈环路与控制电路的学习，例如光耦T