反激式開關電源設計流程

開關電源分析

最近在忙軟件問題，比較少關注賬號，但是也發(fā)現(xiàn)好多小伙伴后臺留言說有沒有軟件的計算表格，這里說一下，文章里應用的是設計軟件，后期如果有需要，到時可以做成表格類型；這里就不多說了，等軟件開發(fā)完成會第一時間上線，還有留言說有沒有電源設計的具體流程步驟，可以進行模仿，那這里就梳理一下反激式開關電源設計的流程，如果有遺漏，還望留言完善，感恩！
      首先第一步確定我們電源設計的技術參數(shù)，這個不管是反激式、正激式還是其他類型的開關電源都是一樣的，有了設計目標參數(shù)才能有目的性的進行選擇設計，技術參數(shù)主要包括：輸入電壓范圍（輸入電壓的最小值和最大值）；輸入電網(wǎng)頻率（這個一般采用的策略是輸入高壓就低頻，輸入低壓就高頻）；電源輸出電壓、電流、輸出功率（反激式開關電源一般運用于200W以下功率的場合）；初步估算變壓器的效率。
      第二步確定輸出電容Cbulk；這個取值一般和輸入功率進行掛鉤，按照經(jīng)驗，通常對于寬輸入電壓（85~264V），我們?nèi)?~3uF/W；對于窄輸入電壓（189~264V）情況下，我們?nèi)?uF/W就可以了。
      第三步確定工作模式及最大占空比，我們知道反激式有電感電流連續(xù)模式和電感電流斷續(xù)模式兩種工作模式，在相同功率下，斷續(xù)模式比連續(xù)模式儲存的能量少，所以斷續(xù)模式所需的變壓器尺寸相對小，但是相對于連續(xù)模式，斷續(xù)模式初級電流溫升比較大，所以MOS導通損耗會比較大，因此連續(xù)模式一般被采用于輸出低電壓大電流的場合，斷續(xù)模式一般被采用于輸出高電壓小電流的場合；對于占空比，我們應當在保證開關管有足夠裕量的條件下，盡可能增大占空比，這樣可以降低次級整流管的電壓應力，同時要保證開關管的Vds最大值不超過開關管耐壓的80%，依照以往設計經(jīng)驗，我們的最大占空比不超過45%。
      第四步確定變壓器初級勵磁電感，根據(jù)公式勵磁電感Lm=(Vin（min)*Dmax)^2/(2*Pin*fsw*Krf)；公式中Vin我們一般采用最惡劣（輸入最低電壓，滿載）條件下電壓，fsw是變壓器的工作頻率，Krf是電流紋波系數(shù)；如果在斷續(xù)模式下，我們?nèi)�Krf=1，如果在連續(xù)模式下，我們Krf
      第五步選擇磁芯和初級匝數(shù)，對于反激式開關電源，磁芯運用比較廣泛是鐵氧磁芯，當然這個沒有嚴格限制，也可以選擇其他材料，選定磁芯后，我們可以根據(jù)數(shù)據(jù)表查找對應的Ae值，確定△B，然后可以根據(jù)公式：Np=Lm*Ipp/（△B*Ae）
      第六步確定各路輸出匝數(shù)，根據(jù)公式Ns=（Vo+Vf）*Np/Vor；我們可以計算出次級主輸出繞組，計算出繞組后，再根據(jù)公式Ns2=（Vs2+Vs2f）*Ns/（Vo+Vf）；Nss=（Vss+Vssf）*Ns/（Vo+Vf）計算出次級其余輸出匝數(shù)及變壓器輔助繞組匝數(shù)。
      第七步確定繞組線徑，根據(jù)公式D=2*根號（I/ρ*π）來確定繞組線徑，公式中ρ是電流密度。
      第八步選擇整流管，整流管要根據(jù)承受的最大反向電壓值和電流值來確定參數(shù)，我們可以根據(jù)公式：Vd=V0+[Vin(max)*(Vo+Vf)]/V計算出最大反向電壓值；根據(jù)IDrms=Idrms*根號[（1-Dmax）/Dmax]*（Vor*KL）/（Vo+Vf）計算出電流，然后根據(jù)二極管選用公式：最大耐壓值VRRM>=1.3*Vd和If>=1.5*IDrms參數(shù)確定二極管。
      第九步選擇輸出濾波器，一般在反激式開關電源中，由于單個電容的內(nèi)阻比較高，我們可以采用多個電容并聯(lián)的方式進行連接，如果采用LC濾波器的方式進行濾波，那么依照之前的設計經(jīng)驗，我們的濾波電感最好不要超過4.7uH。
      第十步設計吸收電路，因為反激式開關電源在開關管關斷的瞬間，變壓器的漏感和開關管輸出電壓會進行疊加在開關管的漏極上，如果我們沒有設計尖峰吸收電路，那么開關管在每次關斷后都會有所損傷，會大大降低使用壽命，我們通常設計RCD尖峰吸收電路，如果輸出功率比較低一般在30W以下的，我們可以采用慢恢復二極管，如果功率比較大，那么我們必須使用快恢復二極管。
      第十一步設計補償電路，因為在電源中，由于電感的感應性和電容的容性會導致電流和電壓會出現(xiàn)相位差，從而引起額外功率損耗，甚至會影響電源的正常工作，補償電路設計就是為了解決這些問題，補償電路工作原理就是利用控制電路來調(diào)整電流電壓之間的相位差，通過補償電路設計和調(diào)節(jié)，可以降低電源的損耗，從而提高電源系統(tǒng)的效率和穩(wěn)定。