开关电源之反激式开关电源设计专题

1、现代电力电子技术 研究生课程教师： 潘三博电话：箱： （新能源发电）8 开关电源开关电源 8.1 开关电源的结构开关电源的结构 8.2 开关电源的控制方式开关电源的控制方式 8.3 开关电源的应用开关电源的应用8 开关电源开关电源引言引言在各种电子设备中，需要多路不同电压供电，如数字电路需要在各种电子设备中，需要多路不同电压供电，如数字电路需要5V、3.3V、2.5V等，模拟电路需要等，模拟电路需要12V、15V等，这就需要专门设计电源装置来提供等，这就需要专门设计电源装置来提供这些电压，通常要求电源装置能达到一定的稳压精度，还要能够提供足够大这些电压，通常要求电源装

2、置能达到一定的稳压精度，还要能够提供足够大的电流。的电流。 线性电源和开关电源线性电源和开关电源 图图1所示为所示为线性电源线性电源，先用工频变压器降压，然后经过整流滤波后，由线，先用工频变压器降压，然后经过整流滤波后，由线性调压得到稳定的输出电压。性调压得到稳定的输出电压。 图图2所示为所示为开关电源开关电源，先整流滤波、后经高频逆变得到高频交流电压，然，先整流滤波、后经高频逆变得到高频交流电压，然后由高频变压器降压、再整流滤波。后由高频变压器降压、再整流滤波。 开关电源在效率、体积和重量等方面都远远优于线性电源，因此已经基开关电源在效率、体积和重量等方面都远远优于线性电源，因此已经基本取代

3、了线型电源，成为电子设备供电的主要电源形式。本取代了线型电源，成为电子设备供电的主要电源形式。 图图1 线性电源的基本电路结构线性电源的基本电路结构 图图2 半桥型开关电源电路结构半桥型开关电源电路结构 8 开关电源的结构开关电源的结构图图3 开关电源的能量变换过程开关电源的能量变换过程交流输入的开关电源交流输入的开关电源 交流输入、直流输出的开关电源将交流电转换为直流电。交流输入、直流输出的开关电源将交流电转换为直流电。 整流电路普遍采用二极管构成的桥式电路，直流侧采用整流电路普遍采用二极管构成的桥式电路，直流侧采用大电容滤波，较为先进的开关电源采用有源的功率因数校正大电容滤波，较为先进的开

4、关电源采用有源的功率因数校正(Power Factor Correction - PFC)电路。电路。 高频逆变变压器高频整流电路高频逆变变压器高频整流电路是开关电源的核心部是开关电源的核心部分，具体的电路采用的是隔离型直流直流变流电路。分，具体的电路采用的是隔离型直流直流变流电路。 高性能开关电源中普遍采用了高性能开关电源中普遍采用了软开关技术软开关技术。 可以采用给高频变压器设计可以采用给高频变压器设计多个二次侧绕组多个二次侧绕组的方法来实的方法来实现不同电压的多组输出，而且这些不同的输出之间是相互隔现不同电压的多组输出，而且这些不同的输出之间是相互隔离的，但是仅能选择离的，但是仅能选择1

5、路作为输出电压反馈，因此也就只有路作为输出电压反馈，因此也就只有这这1路的电压的稳压精度较高，其它路的稳压精度都较低，路的电压的稳压精度较高，其它路的稳压精度都较低，而且其中而且其中1路的负载变化时，其它路的电压也会跟着变化。路的负载变化时，其它路的电压也会跟着变化。 图图4 多路输出的多路输出的整流电路整流电路 开关电源的结构开关电源的结构直流输入的开关电源直流输入的开关电源 也称为也称为直流直流变换器直流直流变换器(DC-DC Converter)，分为，分为隔离型隔离型和和非隔离型非隔离型，隔离型多采用反激、正激、半桥等隔离型电路，而非隔离型采用隔离型多采用反激、正激、半桥等隔离型电路，

6、而非隔离型采用Buck、Boost、Buck-Boost等电路。等电路。 负载点稳压器负载点稳压器(POL-Point Of the Load regulator) 仅仅为仅仅为1个专门的元件（通常是一个大规模集成电路芯片）供电的直流个专门的元件（通常是一个大规模集成电路芯片）供电的直流直流变换器。直流变换器。 计算机主板上给计算机主板上给CPU和存储器供电的电源都是典型的和存储器供电的电源都是典型的POL。 非隔离的直流直流变换器、尤其是非隔离的直流直流变换器、尤其是POL的输出电压往往较低，为了提的输出电压往往较低，为了提高效率，经常采用高效率，经常采用同步同步Buck (Sync Buc

7、k)电路电路，该电路的结构为，该电路的结构为Buck，但二极，但二极管也采用管也采用MOSFET，利用其低导通电阻的特点来降低电路中的通态损耗，其，利用其低导通电阻的特点来降低电路中的通态损耗，其原理类似同步整流电路。原理类似同步整流电路。图图5 a)同步降压电路同步降压电路 图图6 b)同步升压电路同步升压电路 8 开关电源的结构开关电源的结构图图7 通信电源系统通信电源系统 分布式电源系统分布式电源系统 在通信交换机、巨型计算机等复在通信交换机、巨型计算机等复杂的电子装置中，供电的路数太多，杂的电子装置中，供电的路数太多，总功率太大，难以用一个开关电源完总功率太大，难以用一个开关电源完成，

8、因此出现了成，因此出现了分布式的电源系统分布式的电源系统。 如图如图7，一次电源完成交流直流，一次电源完成交流直流的隔离变换，其输出连接到直流母线的隔离变换，其输出连接到直流母线上，直流母线连接到交换机中每块电上，直流母线连接到交换机中每块电路板，电路板上都有自己的路板，电路板上都有自己的DC-DC变变换器，将换器，将48V转换为电路所需的各种电转换为电路所需的各种电压；大容量的蓄电池组保证停电的时压；大容量的蓄电池组保证停电的时候交换机还能正常工作候交换机还能正常工作 。 一次电源采用多个开关电源并联一次电源采用多个开关电源并联的方案，每个开关电源仅仅承担一部的方案，每个开关电源仅仅承担一部

9、分功率，并联运行的每个开关电源有分功率，并联运行的每个开关电源有时也被成称为时也被成称为“模块模块”，当其中个别，当其中个别模块发生故障时，系统还能够继续运模块发生故障时，系统还能够继续运行，这被称为行，这被称为“冗余冗余”。 8 开关电源的控制方式开关电源的控制方式图图8 开关电源的控制系统开关电源的控制系统 图图9 电流模式控制系统的结构电流模式控制系统的结构 典型的开关电源控制系统如图典型的开关电源控制系统如图10-26 所示，采用所示，采用反馈控制反馈控制，控，控制器根据误差制器根据误差e来调整控制量来调整控制量vc。 电压模式控制电压模式控制 图图8 所示即为电压模式控制，所示即为电

10、压模式控制，仅有一个输出仅有一个输出电压反馈控制环电压反馈控制环。 其优点是结构简单，但有一其优点是结构简单，但有一个显著的缺点是不能有效的控制个显著的缺点是不能有效的控制电路中的电流。电路中的电流。电流模式控制电流模式控制 在电压反馈环内增加了在电压反馈环内增加了电流电流反馈控制环反馈控制环，电压控制器的输出，电压控制器的输出信号作为电流环的参考信号，给信号作为电流环的参考信号，给这一信号设置限幅，就可以限值这一信号设置限幅，就可以限值电路中的最大电流，达到短路和电路中的最大电流，达到短路和过载保护的目的，还可以实现恒过载保护的目的，还可以实现恒流控制。流控制。 开关电源的控制方式开关电源的

11、控制方式图图10 峰值电流模式控制的原理峰值电流模式控制的原理 峰值电流模式控制峰值电流模式控制 峰值电流模式控制系统中电流控制环的结构如图峰值电流模式控制系统中电流控制环的结构如图10a所示，主要的波形如图所示，主要的波形如图10b所示。所示。 基本的原理：开关的开通由基本的原理：开关的开通由时钟时钟CLK信号信号控制，控制，CLK信号每隔一定的时间信号每隔一定的时间就使就使RS触发器触发器置位，使开关开通；开关开通后置位，使开关开通；开关开通后iL上升，当上升，当iL达到电流给定值达到电流给定值iR后，比较器输出信号翻转，并复位后，比较器输出信号翻转，并复位RS触发器，使开关关断。触发器，

12、使开关关断。 a)b)开关电源的控制方式开关电源的控制方式图图11 平均电流模式控制的原理平均电流模式控制的原理 a)b) 峰值电流模式控制的不足：该方法控峰值电流模式控制的不足：该方法控制电感电流的峰值，而不是电感电流的制电感电流的峰值，而不是电感电流的平均值，且二者之间的差值随着平均值，且二者之间的差值随着M1和和M2的不同而改变，这对很多需要精确控的不同而改变，这对很多需要精确控制电感电流平均值的开关电源来说是不制电感电流平均值的开关电源来说是不能允许的；峰值电流模式控制电路中将能允许的；峰值电流模式控制电路中将电感电流直接与电流给定信号相比较，电感电流直接与电流给定信号相比较，但电感电

13、流中通常含有一些开关过程产但电感电流中通常含有一些开关过程产生的噪声信号，容易生的噪声信号，容易造成比较器的误动造成比较器的误动作作，使电感电流发生不规则的波动。，使电感电流发生不规则的波动。平均电流模式控制平均电流模式控制 平均电流模式控制采用平均电流模式控制采用PI调节器调节器作为作为电流调节器，并将调节器输出的控制量电流调节器，并将调节器输出的控制量uc与锯齿波信号与锯齿波信号uS相比较，得到周期固相比较，得到周期固定、占空比变化的定、占空比变化的PWM信号，用以控信号，用以控制开关的通与断。制开关的通与断。 开关电源的应用开关电源的应用开关电源广泛用于各种电子设备、仪器，以及家电等，如

14、开关电源广泛用于各种电子设备、仪器，以及家电等，如台式计算机和笔记本计算机的电源，电视机、台式计算机和笔记本计算机的电源，电视机、DVD播放机播放机的电源，以及家用空调器、电冰箱的电脑控制电路的电源的电源，以及家用空调器、电冰箱的电脑控制电路的电源等，这些电源功率通常仅有几十等，这些电源功率通常仅有几十W几百几百W；手机等移动；手机等移动电子设备的充电器也是开关电源，但功率仅有几电子设备的充电器也是开关电源，但功率仅有几W；通信；通信交换机、巨型计算机等大型设备的电源也是开关电源，但交换机、巨型计算机等大型设备的电源也是开关电源，但功率较大，可达数功率较大，可达数kW数百数百kW；工业上也大量

15、应用开关；工业上也大量应用开关电源，如数控机床、自动化流水线中，采用各种规格的开电源，如数控机床、自动化流水线中，采用各种规格的开关电源为其控制电路供电。关电源为其控制电路供电。 开关电源还可以用于蓄电池充电、电火花加工，电镀、电开关电源还可以用于蓄电池充电、电火花加工，电镀、电解等电化学过程等，功率可达几十几百解等电化学过程等，功率可达几十几百kW；在；在X光机、光机、微波发射机、雷达等设备中，大量使用的是高压、小电流微波发射机、雷达等设备中，大量使用的是高压、小电流输出的开关电源。输出的开关电源。 Converters & their power反激式开关电源设计反激式开关电源设计 Fly

16、back converter反激式开关电源设计反激式开关电源设计 第1章、电路结构 第2章、控制器 第3章、变压器设计 第一章、电路结构第一章、电路结构 单管反激电路基本结构单管反激电路基本结构123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionS izeBDate:4-Dec-2006 S heet of F ile:E:技 术 资 料 培 训 教 材 M yDesign.ddbDrawn By:Q1D1N1N2D1C2R2T2DC INGNDDC OUTGNDDriveR1C1R3CS 双管反激电路基本结构双管反激电路基本结构 123456ABCD654321DC

17、BATi t l eNumberRevi si onSi zeBDat e:4-Dec-2006 Sheet of Fi l e:E: 技术资料 培训教材 MyDesi gn. ddbDrawn By:Q1Q2D1D2N1N2D3C1N2N3N1R2R1T1T2DC INGNDDC OUTGNDDri ve 单管反激电路实例单管反激电路实例(S012B(S012B系列原理图系列原理图) )F1T2AL,250V OR 2.2ohm /1WMOVD1D4D2D3LNC1L1R1C2R3C4R4N2N6N3D5D8D7D6Star5S1Vcc2Fb3Ipk4IC1R6R5D7D6C5IC2D8R7

18、C8C10L3C12231IC3R10R9R12R11C13L4V+GNDR13L2R8R2C7C15R14输入整流滤波部分稳压反馈部分输出整流滤波部分PWM部分吸收部分输入电路输入电路、输入端噪音滤波电路和输入过流保护电路如下所示：、输入端噪音滤波电路和输入过流保护电路如下所示： 123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:10-Sep-2007Sheet of File:C:Documents and Settingstangnw.MS-7B684DD4CF75My DocumentsMyDesign.ddbDrawn By:L1F1M

19、OVR1R2NTCCX1LNL1L2F1MOVR1R2NTCCX1LNABL1MOVR1R2NTCCX1LNCCY1CY2F1L2MOVR1R2NTCCX1LNDCY1CY2F1L1 输入端噪音滤波电路主要作用是防止电源对电网的干扰和防止电输入端噪音滤波电路主要作用是防止电源对电网的干扰和防止电网对电源的干扰。电源对电网的干扰和影响的测试主要有谐波网对电源的干扰。电源对电网的干扰和影响的测试主要有谐波Harmonic、传导噪音、传导噪音Conduct、辐射噪音、辐射噪音Radiation、功率因数、功率因数电网对电源的干扰测试主要是静电电网对电源的干扰测试主要是静电ESD、雷击、雷击SURGE

20、、电压跌落、电压跌落Drop、电快速瞬变脉冲群、电快速瞬变脉冲群EFT 输入过流保护主要是靠保险管、保险丝绕线电阻的过电流过功输入过流保护主要是靠保险管、保险丝绕线电阻的过电流过功率熔断特性。保险管主要用在高输出功率的电源上，绕线电阻用率熔断特性。保险管主要用在高输出功率的电源上，绕线电阻用在低输出功率的电源上。保险管重要的参数有额定电流、熔断时在低输出功率的电源上。保险管重要的参数有额定电流、熔断时间、分断能力，额定电流大、熔断时间长、分断能力低，容易炸间、分断能力，额定电流大、熔断时间长、分断能力低，容易炸裂管壁，这在安全认证时是不允许的，因此，要尽量选择分断能裂管壁，这在安全认证时是不允

21、许的，因此，要尽量选择分断能力高的保险管；保险丝绕线电阻重要的参数主要是过功率熔断时力高的保险管；保险丝绕线电阻重要的参数主要是过功率熔断时间，一般加在电阻两端的电压与电流的乘积为电阻标称功率的间，一般加在电阻两端的电压与电流的乘积为电阻标称功率的25倍时，要在倍时，要在60S内熔断内熔断 保险管、保险电阻对保险管、保险电阻对SURGE特性的影响是非常大的。同时特性的影响是非常大的。同时SURGE和安全要求又是矛盾的，还要满足能效要求，因此，和安全要求又是矛盾的，还要满足能效要求，因此，保险管、保险电阻的参数选取非常关键保险管、保险电阻的参数选取非常关键2、输入浪涌电流的抑制、输入浪涌电流的抑

22、制 浪涌电流主要用负温度系数热敏电阻、大功率电阻、单向可控浪涌电流主要用负温度系数热敏电阻、大功率电阻、单向可控硅，继电器等元件来抑制硅，继电器等元件来抑制15W以下的电源浪涌电流小于以下的电源浪涌电流小于30A15-60W电源浪涌电流小于电源浪涌电流小于50A60W以上的电源浪涌电流根据所选以上的电源浪涌电流根据所选元件和电网限流规格来定元件和电网限流规格来定3、输入交流的整流主要有桥式整流和半波整流、输入交流的整流主要有桥式整流和半波整流4、直流滤波主要有电容滤波和、直流滤波主要有电容滤波和型滤波，型滤波， 型滤波多用于小功率型滤波多用于小功率电源的电源的EMI的抑制。的抑制。123456

23、ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:11-Sep-2007Sheet of File:C:Documents and Settingstangnw.MS-7B684DD4CF75My DocumentsMyDesign.ddbDrawn By:1234BR1C1ACAC+-1234BR1C1ACAC+-ABLC21234ABCD4321DCBATitleNumberRevisionSizeA4Date:11-Sep-2007Sheet of File:C:Documents and Settings13728My DocumentsMyDesi

24、gn.ddbDrawn By:NsNpQ1VinQ2SCRC1NfR2R15、输出整流主要有二极管整流和场效应管同步整流，滤波主要有、输出整流主要有二极管整流和场效应管同步整流，滤波主要有电容滤波和电容滤波和型滤波型滤波6、保护电路、保护电路 过流保护分可恢复和闭锁两种，一般设计成过流保护分可恢复和闭锁两种，一般设计成“”字形下垂特性字形下垂特性； 过压保护分可恢复、闭锁和自杀式等三种过压保护分可恢复、闭锁和自杀式等三种 过温保护分可恢复和闭锁两种过温保护分可恢复和闭锁两种 短路保护也分可恢复和闭锁两种短路保护也分可恢复和闭锁两种1234ABCD4321DCBATitleNumberRevis

25、ionSizeA4Date:11-Sep-2007Sheet of File:C:Documents and Settings13728My DocumentsMyDesign.ddbDrawn By:NsD1C1L1C1+-1234ABCD4321DCBATitleNumberRevisionSizeA4Date:11-Sep-2007Sheet of File:C:Documents and Settings13728My DocumentsMyDesign.ddbDrawn By:N1sN1pN2sN2pQ1Q3Q2D1Dr+15VGNDVinV-V+同步整流PWM控制芯片(Fairch

26、ildsemi的FSDM0265R) 单端反激开关电源的变压器实质上是一个耦合电感，单端反激开关电源的变压器实质上是一个耦合电感，它要承担着储能、变压、传递能量等工作。下面对工它要承担着储能、变压、传递能量等工作。下面对工作于连续模式和断续模式的单端反激变换器的变压器作于连续模式和断续模式的单端反激变换器的变压器设计进行总结。设计进行总结。 1、已知的参数已知的参数 根据需求和电路的特点确定，包括：输入电压根据需求和电路的特点确定，包括：输入电压Vin、输、输出电压出电压Vout、每路输出的功率、每路输出的功率Pout、效率、效率、开关频率、开关频率fs(或周期或周期T)、线路主开关管的耐压、

27、线路主开关管的耐压Vmos。 2、 计算计算 在反激变换器中，反激电压在反激变换器中，反激电压Vf与输入电压之和不与输入电压之和不能高过主开关管的耐压，同时还要留有一定的裕量能高过主开关管的耐压，同时还要留有一定的裕量5%5%。最大允许的反激电压由下式确定：。最大允许的反激电压由下式确定： Vf=VMos-VinDCMax-电压裕量电压裕量 漏电感尖峰电压漏电感尖峰电压 （2.1）漏电感引起的尖峰，一般有漏电感引起的尖峰，一般有50V-100V左右。左右。第二章、变压器设计第二章、变压器设计 对于对于90-264V的输入电压范围，反激电压可按的输入电压范围，反激电压可按60V-80V来选取，选

28、来选取，选70V左右比较合适，反激电压选得高，左右比较合适，反激电压选得高，初次级匝比就大，初级侧的初次级匝比就大，初级侧的Mosfet承受的反压就高，承受的反压就高，但温升会低一点，次级侧的整流管承受的反压会低一但温升会低一点，次级侧的整流管承受的反压会低一点，温升也会低一点，此时变压器的温升会高一点（点，温升也会低一点，此时变压器的温升会高一点（此时开关管占空比大，在相同工作频率下变压器初级此时开关管占空比大，在相同工作频率下变压器初级电感量比较大，需要的能量也就要多一些，变压器的电感量比较大，需要的能量也就要多一些，变压器的温升会高一点）；反激电压选得低，匝比就小，则温升会高一点）；反激

29、电压选得低，匝比就小，则Mosfet承受的反压就低，但温升会高一些，次级侧的承受的反压就低，但温升会高一些，次级侧的整流管承受的反压会高一些，温升也会高一些，此时整流管承受的反压会高一些，温升也会高一些，此时变压器的温升会低一些变压器的温升会低一些 实际设计产品时需根据所选半导体元件、变压器、结构来找实际设计产品时需根据所选半导体元件、变压器、结构来找一个最佳平衡点。一个最佳平衡点。 反激电压和输出电压的关系由原、副边的匝比确定。所以确反激电压和输出电压的关系由原、副边的匝比确定。所以确定了反激电压之后，就可以确定原、副边的匝比了。定了反激电压之后，就可以确定原、副边的匝比了。 原、副边的匝比

30、原、副边的匝比n=n=Np/Ns=Vf/（Vout +Vd） （2.2） 另外，反激电源的最大占空比出现在最低输入电压另外，反激电源的最大占空比出现在最低输入电压、最大输出功率的状态，（最大输出功率的状态，（Vinmin一般选一般选110V-120V）根据在根据在稳态下，变压器的磁平衡，得下式：稳态下，变压器的磁平衡，得下式： VinminDMax=Vf(1-DMax) DMax= Vf/ (Vinmin+ Vf) （2.3） 设在最大占空比时，当开关管开通时，原边电流为设在最大占空比时，当开关管开通时，原边电流为Ip1，当开关管关断时，原边电流上升到，当开关管关断时，原边电流上升到Ip。若。

31、若Ip1为为0，则说明变换器工作于临界模式或断续模式，否则工作则说明变换器工作于临界模式或断续模式，否则工作于连续模式。于连续模式。123456ABCD654321DCBATitleNum berR evisionSizeBDate:5-Dec-2006 Sheet of File:E:技 术 资 料 培 训 教 材 M yDesign.ddbDrawn B y:连 续 模 式 时 的 初 级 电 流 波 形断 续 模 式 (非 连 续 模 式 )时 的 初 级 电 流 波 形 连续模式时初级电流波连续模式时初级电流波形形断续或临界模式时初级电流波断续或临界模式时初级电流波形形初级OSFET漏

32、极的电压波形如下图示 对应临界模式 对应非连续模式 对应连续模式123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:20 -Aug-20 07Sh eet of File:C:Documents and Settings137 28My Do cumentsMyDesig n.ddbDrawn By :谷 底 开 通 Mosfet导 通关 断2、 对 应 临 界 模 式 (此 时 肖 特 基 尖 峰 最 小 )尖 峰 要 小 ,初 级 吸 收 电 容 要 大 ,电 阻 要 小振 铃 个 数 要 少 ,则 吸 收 二 极 管 速 度 要 慢3、 对

33、应 连 续 模 式 (此 时 肖 特 基 尖 峰 最 大 )1、 对 应 非 连 续 模 式匝比:50T/9T改善方案:电感减小，调整到如图2的临界模式123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:20 -Aug-20 07Sh eet of File:C:Documents and Settings137 28My Do cumentsMyDesig n.ddbDrawn By :谷 底 开 通 Mo sfet导 通关 断2 、 对 应 临 界 模 式 (此 时 肖 特 基 尖 峰 最 小 )尖 峰 要 小 ,初 级 吸 收 电 容 要 大

34、 ,电 阻 要 小振 铃 个 数 要 少 ,则 吸 收 二 极 管 速 度 要 慢3 、 对 应 连 续 模 式 (此 时 肖 特 基 尖 峰 最 大 )1 、 对 应 非 连 续 模 式匝比:50T/9T改善方案:电感减小，调整到如图2的临界模式123456ABCD654321DCBATitleNumberR evisionSizeBDate:20 -Aug-20 07Sh eet of File:C :Documents and Settings137 28My Do cumentsMyDesig n.ddbDrawn By :谷 底 开 通 Mo sfet导 通关 断2 、 对 应 临

35、界 模 式 (此 时 肖 特 基 尖 峰 最 小 )尖 峰 要 小 ,初 级 吸 收 电 容 要 大 ,电 阻 要 小振 铃 个 数 要 少 ,则 吸 收 二 极 管 速 度 要 慢3 、 对 应 连 续 模 式 (此 时 肖 特 基 尖 峰 最 大 )1 、 对 应 非 连 续 模 式匝比:50T/9T改善方案:电感减小，调整到如图2的临界模式由能量守恒，得到下式：由能量守恒，得到下式： 1/2 (Ip1+Ip) DMax VinDCMin=Pout/ (2.4) (2.4) 令令K= IK= Ip1p1 / I / Ip p ，则则I Ip1p1 =K =KIp 当当K=0K=0，则，则I

36、 Ip1p1 =0 =0，此时工作在临界或断续模式，此时工作在临界或断续模式 当当0 0K K1 1，此时工作在连续模式，此时工作在连续模式 K K值的值的选选取取最好是当输入电压为最好是当输入电压为230V,电路工作在临界电路工作在临界模式，即模式，即K=0,K=0,此时的效率是最高的；那么此时的效率是最高的；那么, ,当输入电压为当输入电压为90V时时,电路工作在连续模式，电路工作在连续模式， K0.25K0.25左右。左右。变换器的初级绕组电流，初级电感量，初级匝数由以下公式变换器的初级绕组电流，初级电感量，初级匝数由以下公式可以求出可以求出 (2.5) (2.6) (2.7) 1234

37、56ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:27-Aug-2007Sheet of File:C:Documents and Settings13728My DocumentsMyDesign.ddbDrawn By:Ip =2Po(1+K)ViminDmaxNp =BwLg0.4IpLp =ViminTon(1-K)Ip 为了避免磁芯饱和，应该在磁回路中加入一个适当的气隙为了避免磁芯饱和，应该在磁回路中加入一个适当的气隙，气隙一般大于，气隙一般大于0.01Cm，功率大，则气隙要大。由以上可得磁，功率大，则气隙要大。由以上可得磁芯参数：芯参数： (

38、2.8)(2.8) 根据求得的根据求得的Ae值选择合适的磁芯，一般尽量选择窗口长宽之值选择合适的磁芯，一般尽量选择窗口长宽之比比较大的磁芯，这样磁芯的窗口有效使用系数较高，同时可比比较大的磁芯，这样磁芯的窗口有效使用系数较高，同时可以减小漏感。以减小漏感。 有了磁芯需再较正原边的匝数。根据下式：有了磁芯需再较正原边的匝数。根据下式： (2.9)(2.9) 再根据原、副边的匝比关系可以求出副边的匝数。有时求的再根据原、副边的匝比关系可以求出副边的匝数。有时求的匝数不是整数，将副边的匝数取整后再修改原边匝数匝数不是整数，将副边的匝数取整后再修改原边匝数1234ABCD4321DCBATitleNu

39、mberRevisionSizeA4Date:27-Aug-2007Sheet of File:C:Documents and Settings13728My DocumentsMyDesign.ddbDrawn By:Np =LpIp10BwAe81234ABCD4321DCBATitleNumberRevisionSizeA4Date:29-Aug-2007Sheet of File:C:Documents and Settingstangnw.MS-7B684DD4CF75My DocumentsMyDesign.ddbDrawn By:Ae =LgLp1080.4Np2在上式中：在上式

40、中： Lg为气隙长度，单位为为气隙长度，单位为c cm Np为原边匝数，为原边匝数， Ae为磁芯的截面积，单位为磁芯的截面积，单位c cm2 Lp为原边电感量，单位为为原边电感量，单位为H(亨利亨利) Bw为工作磁通密度，单位为高斯为工作磁通密度，单位为高斯 （Bw一般选一般选0.7Bs以下的值，以下的值，Bs是磁芯最大磁通密度，在磁芯的是磁芯最大磁通密度，在磁芯的手册中手册中Bs的单位是的单位是mT毫特斯拉，毫特斯拉， 1mT=10GS高斯）高斯）初级绕组电流有效值初级绕组电流有效值Iprms： (2.10)次级绕组电流有效值次级绕组电流有效值Isrms： (2.11)1234ABCD432

41、1DCBATitleNumberRevisionSizeA4Date:28-Aug-2007Sheet of File:C:Documents and Settingstangnw.MS-7B684DD4CF75My DocumentsMyDesign.ddbDrawn By:Iprms = IpDmax3(1+K+K )21234ABCD4321DCBATitleNumberRevisionSizeA4Date:28-Aug-2007Sheet of File:C:Documents and Settingstangnw.MS-7B684DD4CF75My DocumentsMyDesign

42、.ddbDrawn By:Isrms =IprmsViminDmaxVs(1-Dmax)铜线电流密度按如下选取铜线电流密度按如下选取:(:(绝缘等级绝缘等级CALL B)CALL B) 5W以下：取以下：取7.0A-9.0A/mm2 ; ; 5W-24W：取：取6.0A-8.0A/mm2 ; ; 24W-50W：取：取5.0A-7.0A/mm2 ; ; 50W以上：取以上：取4.0A-6.0A/mm2 甚至更小；甚至更小； (在变压器加有散热片时可选大一点在变压器加有散热片时可选大一点, ,绕组在绕组在线槽最里面，要线槽最里面，要选小选小一点一点, ,在在线槽最外面，可线槽最外面，可选大一点选

43、大一点, ,如要求变压器温升小如要求变压器温升小, ,则电流密则电流密度要选小一点度要选小一点)。次级导线截面积计算也可以按输出直流每次级导线截面积计算也可以按输出直流每1安培安培需要的导线截面积需要的导线截面积0.125mm2(0.4mm)、 0.16mm2(0.45mm)、 0.196mm2(0.5mm)、 0.238mm2(0.55mm)来计算，功率大输出来计算，功率大输出电流大取大值电流大取大值,否则取小值否则取小值,如输出如输出12V/5A，取，取0.238mm2(0.55mm)来计算，导线总截面积来计算，导线总截面积1.19mm2 ，相当于，相当于2根根0.85mm导线截面积导线截

44、面积. 以上只作为参考，以上只作为参考，实际设计时要根据实际设计时要根据骨架骨架规格规格, ,温升要求适当温升要求适当调整。气隙长度按如下选取：调整。气隙长度按如下选取：5W以下：取以下：取0.01-0.02cm; 0.01-0.02cm; 5W-24W：取：取0.02-0.04cm;0.02-0.04cm;24W-50W：取：取0.03-0.05cm; 0.03-0.05cm; 50W以上：取以上：取0.03cm0.03cm以上以上. . 铜线线径按如下公式计算铜线线径按如下公式计算: (2.12)以上是考虑成本因数的一个合适选择，当磁芯截面积比以上是考虑成本因数的一个合适选择，当磁芯截面积

45、比较较大时，气隙长度可按下限选择；截面积小，要选大一点大时，气隙长度可按下限选择；截面积小，要选大一点，否则，磁芯易饱和。否则，磁芯易饱和。1234ABCD4321DCBATitleNumberRevisionSizeA4Date:6-Sep-2007 Sheet of File:C:Documents and Settings13728My DocumentsMyDesign.ddbDrawn By:d = 2 IrmsJS012B系列变压器设计步骤 已知条件已知条件1 1、输入电压、输入电压Vin:90Vac-264Vac:90Vac-264Vac2 2、输出电压、输出电压Vout:12V:12V3 3、输出电流、输出电流Iout:1.25A:1.25A4 4、MosfetMosfet耐压耐压Vmos:650V:650V5 5、开关频率、开关频率f f：67KHz67KHz6 6、FSDM0265RFSDM0265R最大输出功率：最大输出功率： 13W13W（密封无散热片）（密封无散热片） 20W20W（开放式无散热片）（开放