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单端反激开关电源变压器设计时间:2009-01-14   来源:   作者:   点击：47   字体大小:【大 中 小】 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了总结1、 已知的参数这些参数由设计人员根据用户的需求和电路的特点确定，包括：输入电压Vin、输出电压Vout、每路输出的功率Pout、效率η、开关频率fs(或周期T)、线路主开关管的耐压Vmos2、 计算在反激变换器中，副边反射电压即反激电压Vf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(此处假设为150V)反激电压由下式确定：Vf=VMos-VinDCMax-150V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Np/Ns=Vf/Vout 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，根据在稳态下，变压器的磁平衡，可以有下式：VinDCMin•DMax=Vf•(1-DMax)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Ip2。

若Ip1为0，则说明变换器工作于断续模式，否则工作于连续模式由能量守恒，我们有下式：1/2•(Ip1+Ip2)•DMax•VinDCMin=Pout/η一般连续模式设计，我们令Ip2=3Ip1这样就可以求出变换器的原边电流，由此可以得到原边电感量：Lp= DMax•VinDCMin/fs•ΔIp对于连续模式，ΔIp=Ip2-Ip1=2Ip1；对于断续模式，ΔIp=Ip2 可由AwAe法求出所要铁芯：AwAe=(Lp•Ip22•104/Bw•K0•Kj)1.14在上式中， Aw为磁芯窗口面积，单位为cm2Ae为磁芯截面积，单位为cm2Lp为原边电感量，单位为HIp2为原边峰值电流，单位为ABw为磁芯工作磁感应强度，单位为TK0为窗口有效使用系数，根据安规的要求和输出路数决定，一般为0.2~0.4Kj为电流密度系数，一般取395A/cm2根据求得的AwAe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，同时可以减小漏感有了磁芯就可以求出原边的匝数根据下式：Np=Lp•Ip2•104/Bw•Ae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，这时应该调整某些参数，使原、副边的匝数合适。

为了避免磁芯饱和，我们应该在磁回路中加入一个适当的气隙，计算如下：lg=0.4π•Np2•Ae•10-8/Lp在上式中， lg为气隙长度，单位为cm   Np为原边匝数，   Ae为磁芯的截面积，单位为cm2   Lp为原边电感量，单位为H至此，单端反激开关电源变压器的主要参数设计完成我们应该在设计完成后核算窗口面积是否够大、变压器的损耗和温升是否可以接受同时，在变压器的制作中还有一些工艺问题需要注意一种隔离式DC/DC开关电源的设计作者：李永刚，李瑞    时间：2006-09-03    来源:        摘要：本文结合实例介绍了利用LM2577制作的一种隔离式DC/DC开关直流稳压电源的电路设计及相应的电路图 关键词：DC/DC；开关电源；隔离变换器；设计；分析LM2577是National Semicnductor公司生产的一种典型的升压式集成开关电源调整器，广泛应用在许多电子产品的电源电路中它具有外接元器件少、输入直流电源电压范围宽(3.5～40V)、输出开关电流达到3A、内部有固定频率(52kHz)振荡器、电流反馈型工作方式、有软启动、电流限制、欠压锁定和热关闭保护等功能。

可以接成简单升压、隔离和多输出电压的开关电源电路它的封装有5引脚的TO-220形式与4引脚的TO-3P形式等,输出直流电压有12V、15V和可调(ADJ) 图1　LM2577-ADJ典型电路典型升压DC/DC电路TO-220封装形式的LM2577-ADJ典型DC/DC升压形式的直流开关稳压电源电路图如图1所示它的内部有1.23V和2.5V能隙基准电压单元、52kHz固定频率锯齿波振荡器、RS触发器、晶体管驱动电路和峰值电流可以达到3A的晶体管，还包括峰值电流采样电阻、采样电流放大器、采样电压放大器，共同组成电压、电流误差反馈系统，以达到脉冲宽度调制(PWM)工作方式另外，还有软启动、欠压锁定、过流限制及热关断等单元如图1所示的直流开关稳压电源只需要外接八个元器件就可以组成一个Uo>Ui的直接升压电源其中反馈取样电阻R1、R2的阻值可以确定直流输出端的电压值例如当输出直流电压为+12V时，R1的阻值为17.5kΩ,R2为2kΩ隔离式DC/DC开关稳压电源要求利用LM2577设计一个外形尺寸仅为25.4mm×25.4mm×10.1mm(1英寸×1英寸×0.4英寸)隔离式DC/DC开关电源模块,用于医疗设备的隔离检测供电系统。

该电源系统的具体要求如下：(1)输入端输入直流电源电压+12V；(2)隔离双路输出直流电源电压±12V；(3)输出最大平均电流50mA；(4)输出纹波电压小于5mV；(5)输入、输出相互隔离；(6)输入输出之间隔离击穿电压大于2000VDC；(7)具有已经给定的保护措施设计方案典型设计的12V/±12V隔离式DC/DC开关稳压电源的电路图如图2所示图中的IC1为LM2577-ADJ型的集成电路，脉冲变压器T1共有三个绕组：N1为主绕组；N2为辅助取样绕组；N3、N4为次级绕组；圈数相同，T1的初级、次级之间是隔离的C1为直流输入12V的滤波电容，D1是取样绕组的整流二极管，C2为该取样电压的滤波电容，R2、R3是取样分压电阻，R1、C3组成补偿网络D2、D3是次级输出整流二极管，IC2、IC3是小电流三端线性直流稳压电路(目的是使得输出直流电源电压更加稳定)，C4、C5和C6、C7是次级直流滤波电容输出对称的±12V直流电源 图2　典型设计电路图脉冲变压器的设计输出功率 Po=(Uo1+UF)Io1+/(Uo2+UF)/Io2=(12+2)×0.05+/(-12-2)/×0.05=1.4W 其中UF为整流二极管和三端稳压器的电压降之和。

若效率η按照75%计算，则 Pi=Po÷η=1.4÷75%=1.9W 设PWM控制最大占空比 δmax=0.3=30% 则初级绕组N1的电感量 其中的Ui是输入的直流电源电压，f为LM2577内部振荡频率初级绕组峰值电流初级绕组电感的储能初级绕组的匝数N1:其中Bs为磁感应强度，Ae为脉冲变压器磁心载面积则次级绕组的匝数N3、N4:辅助绕组的匝数N2:根据峰值电流的计算结果，初级绕组N1和次级绕组N3、N4均采用Φ0.1mm的高强度漆包线绕制，辅助绕组N2同样采用Φ0.1mm的高强度漆包线绕制层间用0.1mm的聚脂薄膜绝缘脉冲变压器T1采用TDK公司生产的EU3×5高频磁心,它是罐形磁心，高度是8mm，满足要求为了防止磁通饱和上下两个罐形磁心之间垫有0.1mm的聚脂薄膜两层输入滤波电容C1C1设计为330μF耐压16V输出滤波电容C4、C5C4、C5设计为330μF耐压16VR1、C3的设计R1、C3构成了一个使LM2577电压调整器保持稳定的极2零点补偿网络，它们的数值主要取决于反馈取样电压调整器的增益、最大直流输出电流Iomax、L1和C4、C5调试典型的测试电路如图3所示，为了检测输出特性，±12V输出端子各自接入一个假负载电阻，按照下面公式确定其参数。

P=UoIomax=12×0.05=0.6W≈1W 图3　测试电路输出电压值纹波输入电源电压在3.5到40V之间变化，利用示波器检测两路输出电压值为±11.9～±12.2V之间，误差最大为1.7%,满足要求输出纹波为5mV，基本看不出毛刺，也满足要求短路实验将两路输出直接短路，电源模块内部的LM2577过流保护电路起作用，没有明显过热变化，持续20分钟，仍然没有损坏，恢复原来的测试电路，仍然能够正常工作，因此认为设计合理实际应用该电源做成一种模块形式,直接焊接在电路板上面，次级的±12V直流电源通过大约3m长的电源传输线送到检测器，作为隔离检测电路的电源使用；而检测信号则反向通过光电耦合器送回到检测仪器部分，整个传输线利用带有屏蔽的多芯电缆该系统的电路结构方框图如图4所示 图4　系统结构方框图结束语利用LM2577-ADJ可以方便地制作小型隔离开关稳压电源模块，电路简单,体积很小、效率可以达到85%以上,稳压效果很好同时具有多种保护措施，经过脉冲变压器的绝缘材料作用，主体电路与检测电路之间可实现良好的隔离制作中的关键是脉冲变压器的体积决定整个电源的尺寸 单端反激式开关电源原理与设计2008-11-7 10:45:00 来源：中国自动化网 网友评论 0条 点击查看0 引言 　　近年来随着电源技术的飞速发展，开关稳压电源正朝着小型化、高频化、继承化的方向发展，高效率的开关电源已经得到越来越广泛的应用。

单端反激式变换器以其电路简单、可以高效提供直流输出等许多优点，特别适合设计小功率的开关电源　　本文简要介绍了Unitorde公司生产的电流型脉宽调制器UC3842，介绍了该芯片在单端反激式开关电源中的应用，对电源电路进行了具体分析利用本文所述的方法设计的小功率开关电源已经应用在国电南瑞科技股份有限公司工业控制分公司自主研发的分散控制系统GKS-9000中，运行状况良好，各项指标均符合实际工程的要求1 反激式开关电源基本原理　　单端反激开关电源采用了稳定性很好的双环路反馈（输出直流电压隔离取样反馈外回路和初级线圈充磁峰值电流取样反馈内回路）控制系统，就可以通过开关电源的PWM（脉冲宽度调制器）迅速调整脉冲占空比，从而在每一个周期内对前一个周期的输出电压和初级线圈充磁峰值电流进行有效调节，达到稳定输出电压的目的这种反馈控制电路的最大特点是：在输入电压和负载电流变化较大时，具有更快的动态响应速度，自动限制负载电流，补偿电路简单反激电路适应于小功率开关电源，其原理图如图1所示　　下面分析在理想空载的情况下电流型PWM的工作情况与电压型的PWM比较，电流型PWM又增加了一个电感电流反馈环节　　图中：A1为误差放大器;A2为电流检测比较器;U2为RS触发器;Uf为输出电压Uo的反馈取样，该反馈取样与基准电压Uref通过误差放大器A1产生误差信号Ue（该信号也是A2的比较箝位电压）。

　　设场效应管Q1导通，则电感电流iL以斜率Ui/L线性增长，L为T1的原边电感，电感电流在无感电阻R1上采样u1=R1iL，该采样电压被送入电流检测比较器A2与来自误差放大器的Ue进行比较，当u1>Ue时，A2输出高电平，送到RS触发器U2的复位端，则两输入或非门U1输出低电平并关断Q1;当时钟输出高电平时，或非门U1始终输出低电平，封锁PWM，在振荡器输出时钟下降的同时，或非门U1的两输入均为低电平，则Q1被打开　　因此，从上面的分析可以看出，电流型PWM信号的上升沿由振荡器时钟信号的下降沿决定，而PWM的下降沿则由电感电流的陷值信号和来自误差放大器的误差信号共同决定，其工作时序如图2所示　　单端反激式开关电源以主开关管的周期性导通和关断为主要特征开关管导通时，变压器一次侧线圈内不断储存能量;。