开关电源设计的一般注意事项 1、布局： 【1】脉冲电压连线尽可能短； 【2】其中输入开关管到变压器连线，输出变压器到整流管连接线.脉冲电流环路尽可能小；【3】如输入滤波电容正到变压器到开关管返回电容负.输出部分变压器出端到整流管到输出电感到输出电容返回变压器； 【4】电路中X电容要尽量接近开关电源输入端； 【6】输入线应避免与其他电路平行，应避开。Y电容应放置在机壳接地端子或FG连接端；【7】共摸电感应与变压器保持一定距离，以避免磁偶合，如不好处理可在共摸电感与变压器间加一屏蔽，以上几项对开关电源的EMC性能影响较大； 【8】输出电容一般可采用两只一只靠近整流管另一只应靠近输出端子，可影响电源输出纹波指标； 【9】两只小容量电容并联效果应优于用一只大容量电容. 发热器件要和电解电容保持一定距离，以延长整机寿命，电解电容是开关电源寿命的瓶劲，如变压器、功率管、大功率电阻要和电解保持距离，电解之间也须留出散热空间，条件允许可将其放置在进风口；【10】控制部分要注意：高阻抗弱信号电路连线要尽量短如取样反馈环路，在处理时要尽量避免其受干扰、电流取样信号电路，特别是电流控制型电路，处理不好易出现一些想不到的意外，其中有一些技巧，现以3843电路举例见图(1)图一效果要好于图二，图二在满载时用示波器观测电流波形上明显叠加尖刺，由于干扰限流点比设计值偏低，图一则没有这种现象、还有开关管驱动信号电路； 【11】开关管驱动电阻要靠近开关管，可提高开关管工作可靠性，这和功率MOSFET高直流阻抗电压驱动特性有关； 【12】关于反激电源的占空比，原则上反激电源的最大占空比应该小于0.5，否则环路不容易补偿。 3、线间距：随着印制线路板制造工艺的不断完善和提高，一般加工厂制造出线间距等于甚至小于0.1mm已经不存在什么问题，完全能够满足大多数应用场合。考虑到开关电源所采用的元器件及生产工艺，一般双面板最小线间距设为0.3mm，单面板最小线间距设为0.5mm，焊盘与焊盘、焊盘与过孔或过孔与过孔，最小间距设为0.5mm，可避免在焊接操作过程中出现“桥接”现象，这样大多数制板厂都能够很轻松满足生产要求，并可以把成品率控制得非常高，亦可实现合理的布线密度及有一个较经济的成本。
反激式开关电源电路图讲解 一，先分类 开关电源的拓扑结构按照功率大小的分类如下： 10W以内常用RCC(自激振荡)拓扑方式 10W-100W以内常用反激式拓扑(75W以上电源有PF值要求) 100W-300W 正激、双管反激、准谐振 300W-500W 准谐振、双管正激、半桥等 500W-2000W 双管正激、半桥、全桥 2000W以上全桥 二，重点 在开关电源市场中,400W以下的电源大约占了市场的70-80%,而其中反激式电源又占大部分,几乎常见的消费类产品全是反激式电源。 优点：成本低,外围元件少，低耗能，适用于宽电压范围输入,可多组输出. 缺点：输出纹波比较大。(输出加低内阻滤波电容或加LC噪声滤波器可以改善) 今天以最常用的反激开关电源的设计流程及元器件的选择方法为例。给大家讲解如何读懂反激开关电源电路图! 三，画框图 一般来说，总的来分按变压器初测部分和次侧部分来说明。开关电源的电路包括以下几个主要组成部分，如图1
图1，反激开关电源框图 四，原理图 图2是反激式开关电源的原理图，就是在图1框图的基础上，对各个部分进行详细的设计，当然，这些设计都是按照一定步骤进行的。下面会根据这个原理图进行各个部分的设计说明。 图2 典型反激开关电源原理图
五，保险管 图3 保险管 先认识一下电源的安规元件—保险管如图3。 作用：安全防护。在电源出现异常时，为了保护核心器件不受到损坏。 技术参数：额定电压 ,额定电流 ,熔断时间。 分类：快断、慢断、常规 计算公式：其中：Po：输出功率 η效率：(设计的评估值) Vinmin ：最小的输入电压 2：为经验值，在实际应用中，保险管的取值范围是理论值的1.5~3倍。 0.98： PF值 六，NTC和MOV NTC 热敏电阻的位置如图4。 图4 NTC热敏电阻 图4中的RT为NTC，电阻值随温度升高而降低,抑制开机时产生的浪涌电压形成的浪涌电流。
2019年反激式开关电源设计大全
前言 对一般变压器而言，原边绕组的电流由两部分组成，一部分是负载电流分量，它 的大小与副边负载有关；当副边电流加大时，原边负载电流分量也增加，以抵消 副边电流的作用。另一部分是励磁电流分量，主要产生主磁通，在空载运行和负 载运行时，该励磁分量均不变化。 励磁电流分量就如同抽水泵中必须保持有适量的水一样，若抽水泵中无水，它就无法产生真空效应，大气压就无法将水压上来，水泵就无法正常工作；只有给水泵中加适量的水，让水泵排空，才可正常抽水。在整个抽水过程中，水 泵中保持的水量又是不变的。这就是，励磁电流在变压器中必须存在，并且在整 个工作过程中保持恒定。 正激式变压器和上述基本一样，初级绕组的电流也由励磁电流和负载电 流两部分组成；在初级绕组有电流的同时，次级绕组也有电流，初级负载电流分 量去平衡次级电流，激励电流分量会使磁芯沿磁滞回线移动。而初次级负载安匝 数相互抵消，它们不会使磁芯沿磁滞回线来回移动，而励磁电流占初级总电流很 小一部分，一般不大于总电流10％，因此不会造成磁芯饱和。 反激式变换器和以上所述大不相同，反激式变换器工作过程分两步：第一：开关管导通，母线通过初级绕组将电能转换为磁能存储起来； 第二：开关管关断，存储的磁能通过次级绕组给电容充电，同时给负载供电。
可见，反激式变换器开关管导通时，次级绕组均没构成回路，整个变压 器如同仅有一个初级绕组的带磁芯的电感器一样，此时仅有初级电流，转换器没 有次级安匝数去抵消它。初级的全部电流用于磁芯沿磁滞回线移动，实现电能向 磁能的转换；这种情况极易使磁芯饱和。 磁芯饱和时，很短的时间内极易使开关管损坏。因为当磁芯饱和时，磁 感应强度基本不变，dB/dt近似为零，根据电磁感应定律，将不会产生自感电动 势去抵消母线电压，初级绕组线圈的电阻很小，这样母线电压将几乎全部加在开 关管上，开关管会瞬时损坏。 由上边分析可知，反激式开关电源的设计，在保证输出功率的前提下， 首要解决的是磁芯饱和问题。 如何解决磁芯饱和问题？磁场能量存于何处？将在下一篇文章：反激式开关电源 变压器设计的思考二中讨论。 反激式开关电源设计的思考二---气隙的作用 “反激式开关电源设计的思考一”文中，分析了反激式变换器的特殊性防止磁 芯和的重要性，那么如何防止磁芯的饱和呢？大家知道增加气隙可在相同ΔB的情况下，ΔIW的变化范围扩大许多,为什么气隙有此作用呢? 由全电流定律可知:
反激式开关电源变压器设计原理 (Flyback Transformer Design Theory) 第一节. 概述. 反激式(Flyback)转换器又称单端反激式或"Buck-Boost"转换器.因其输出端在原边绕组断开电源时获得能量故而得名.离线型反激式转换器原理图如图. 一、反激式转换器的优点有: 1. 电路简单,能高效提供多路直流输出,因此适合多组输出要求. 2. 转换效率高,损失小. 3. 变压器匝数比值较小. 4. 输入电压在很大的范围内波动时,仍可有较稳定的输出,目前已可实现交流输入在 85~265V间.无需切换而达到稳定输出的要求. 二、反激式转换器的缺点有: 1. 输出电压中存在较大的纹波,负载调整精度不高,因此输出功率受到限制,通常应用于150W以下. 2. 转换变压器在电流连续(CCM)模式下工作时,有较大的直流分量,易导致磁芯饱和,所以必须在磁路中加入气隙,从而造成变压器体积变大. 3. 变压器有直流电流成份,且同时会工作于CCM / DCM两种模式,故变压器在设计时较困难,反复调整次数较顺向式多,迭代过程较复杂. 第二节. 工作原理 在图1所示隔离反驰式转换器(The isolated flyback converter)中, 变压器" T "有隔离与扼流之双重作用.因此" T "又称为Transformer- choke.电路的工作原理如下: 当开关晶体管 Tr ton时,变压器初级Np有电流 Ip,并将能量储存于其中(E = LpIp / 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△Φ/△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.反激式转换器之稳态波形如图2. 由图可知,导通时间 ton的大小将决定Ip、Vce的幅值: Vce max = VIN / 1-Dmax VIN: 输入直流电压 ; Dmax : 最大工作周期 Dmax = ton / T 由此可知,想要得到低的集电极电压,必须保持低的Dmax,也就是Dmax＜0.5,在实际应用中通常取Dmax = 0.4,以限制Vcemax ≦ 2.2VIN. 开关管Tr on时的集电极工作电流Ie,也就是原边峰值电流Ip 为: Ic = Ip = IL / n. 因IL = Io,故当Io一定时,匝比 n的大小即决定了Ic 的大小,上式是按功率守恒原则,原副边安匝数相等 NpIp = NsIs而导出. Ip 亦可用下列方法表示: Ic = Ip = 2Po / (η*VIN*Dmax) η: 转换器的效率 公式导出如下: 输出功率 : Po = LIp2η / 2T
介绍一下开关电源布板注意事项 来源：开关电源时间：2016-05-20 09:27 浏览：163 次
作为PCB工程师，在Lay PCB，应重点注意那些事项？ 1、电源进来之后，先到滤波电容，从滤波电容出来之后，才送给后面的设备。因为PCB上面的走线，不是理想的导线，存在着电阻以及分布电感，如果从滤波电容前面取电，纹波就会比较大，滤波效果就不好了。 2、线条有讲究：有条件做宽的线决不做细，不得有尖锐的倒角，拐弯也不得采用直角。地线应尽量宽，最好使用大面积敷铜，这对接地点问题有相当大的改善。 3、电容是为开关器件(门电路)或其它需要滤波/退耦的部件而设置的，布置这些电容就应尽量靠近这些元部件，离得太远就没有作用了。 Lay PCB（电源板）时，结合安规要求，重点注意那些事项？ 1、交流电源进线，保险丝之前两线最小安全距离不小于6MM，两线与机壳或机内接地最小安全距离不小于8MM。 2、保险丝后的走线要求：零、火线最小爬电距离不小于3MM。 3、高压区与低压区的最小爬电距离不小于8MM，不足8MM或等于8MM的。须开2MM的安全槽。 4、高压区须有高压示警标识的丝印，即有感叹号在内的三角形符号；高压区须用丝印框住，框条丝印须不小于3MM 5、高压整流滤波的正负之间的最小安全距离不小于2MM 简述设计、开发流程。 1、根据设计制作原理图 2、在原理图编译通过后，就可以产生相应的网络表了 3、制作物理边框(Keepout Layer) 4、元件和网络的引入 5、元件的布局 元件的布局与走线对产品的寿命、稳定性、电磁兼容都有很大的影响，是应该特别注意的地方。一般来说应该有以下一些原则：⑴放置顺序先放置与结构有关的固定位置的元器件，如电源插座、指示灯、开关、连接件之类，这些器件放置好后用软件的ＬＯＣＫ功能将其锁定，使之以后不会被误移动。再放置线路上的特殊元件和大的元器件，如发热元件、变压器、IC等。最后放置小器件。⑵注意散热元件布局还要特别注意散热问题。对于大功率电路，应该将那些发热元件
上期我们谈到了布局方面的注意事项，对于layout 工程师来说电源模块布局完成时，布线也就基本已经规划好，布局做好，布线自然水到渠成。 如下图1所示原理图： 图1 从原理图中我们可以看到a:主电流通道(红色）b：地的区别（电源地、信号地、其他信号地）c：反馈通道（蓝色）d：续流回路。 对于上述开关电源的布线的处理时，我们还是有以下事项需要注意： 开关管部分: 尽量粗短，一般用铺铜实现，考虑大电流通道。 输入输出滤波：注意到电源平面的过孔数目和位置，在滤波电容之后。 输入输出的地：用大铜皮连接到一起，多打地孔到平面（开关管特殊要求除外）。
控制电路的地：模拟地，与大电流地分开，单点接地。 控制电路的采样：模拟信号，采样点在输出滤波之后，如果有电流采样和电压采样，布成差分线的紧耦合形式，采样线尽量短，减小受干扰的空间。 控制电路的调制输出：模拟信号，不要在开关管下走长线，远离大电流的电源和地等区域。 下面我们还是借用芯片的datasheet图例来一起看一下开关电源布线的一些注意事项，如下图2所示： 图2：某电源芯片layout guide 从datasheet要求来看主要需要我们注意： 1.输入输出回路尽量小满足载流且满足共地。 2.模拟地与大电流地分开，单点接地。 3.反馈信号处理以及芯片散热等。 在我们的实际设计应用中对于上述开关电源电路可能会进行优化调整如图3所示原理图，其主要核心部分还是一致，如图3所示是该模块原理图和布线展示的示例：
图3.1：SCH 图3.2：布线展示 我们可以从布线展示图中可以看到基本按照layout guide设计，但我们还需要注意以下细节：大电流通道滤波电路孔的位置和数量；输入输出地的铺铜共地连接；采样电路避免受干扰；芯片模拟地与大电流地的区分与单点相连，以及芯片的散热！ 接着上期的“IPC”PCB设计大赛的开关电源，如下图4原理图和布线展示： 图4-1：原理图
反激式开关电源原理 反激式开关电源是指使用反激高频变压器隔离输入输出回路的开关电源. "反激"(FL Y BACK)的具体所指是当输入为高电平(开关管接通)时输出线路中串联的电感为放电状态,相反当输入为高电平(开关管断开)时输出线路中的串联的电感为充电状态. 与之相对的是"正激"(FORWARD)式开关电源,当输入为高电平(开关管接通)时输出线路中串联的电感为充电状态,相反当输入为高电平(开关管断开)时输出线路中的串联的电感为放电状态,以此驱动负载. 电机配导线（电机一个千瓦大约2A） "1.5加二，2.5加三" "4后加四，6后加六" "25后加五，50后递增减五" "百二导线，配百数" 该口诀是按三相380V交流电动机容量直接选配导线的。"1.5加二"表示1.5mm2的铜芯塑料线，能配3.5kW的及以下的电动机。由于4kW 电动机接近3.5kW的选取用范围，而且该口诀又有一定的余量，所以在速查表中4kW以下的电动机所选导线皆取1.5mm2。"2.5加三"、"4后加四"，表示2.5mm2及4mm2的铜芯塑料线分别能配5.5kW、8kW电动机。"6后加六"，是说从6mm2的开始，能配"加大六"kW的电动机。即6mm2的可配12kW，选相近规格即配1lkW电动机。10mm2可配16kW，选相近规格即配15kW电动机。16mm2可配22kW电动机。这中间还有18.5kW电动机，亦选16mm2的铜芯塑料线。"25后加五"，是说从25mm2开始，加数由六改为五了。即25mm2可配30kW的电动机。35mm2可配40kW，选相近规格即配37kW电动机。"50后递增减五"，是说从50mm2开始，由加大变成减少了，而且是逐级递增减五的。即50mm2可配制45kW电动机(50-5)。70mm2可配60kW(70-10)，选相近规格即配备55kW 电动机。95mm2可配80kW(95-15)，选相近规格即配75kW电动机。"百二导线，配百数"，是说120mm2的铜芯塑料线可配1OOkW电动机，选相规格即90kW 电动机。2．电动机配用导线的对表速查例如一台Y180L-4、22kW电动机，从速查表查得应配BV型16mm2的铜芯塑料线。七、有关使用速查表的几项说明1．表中所列电动机为Y系列380V/50Hz三相异步电动机，对于其它系列电动机，只要额定电压和频率相符，额定电流相接近，也可参考使用。2．选用的BV型铜芯塑料线截面，是以水泥厂供用电距离在200m及以下，年运行时问7000～8000h，以降低线路损耗节电效益显著等条件考虑的。如果供电距离大于200m，则需要按常规的导线选用设计条件(如发热条件、电压损耗条件、经济电流密度、机械强度)，另行设计计算。如果采用BLV型塑料铝芯线，其规格要降一级选用。即2.5mm2铝芯线可代替1.5mm2铜芯线，4mm2铝芯线可代替2.5mm2铜芯线……，其它依此类推。 热继电器配置 一般情况下，可选用两相结构热继电器，但当三相电压的均衡性较差，工作环境恶劣或无人看管的电动机，宜选用三相结构的热继电器。对于三角形接线的电动机，应该选用带断相保护装置的热继电器。 ２、热继电器额定电流选择。
反激式变压器开关电源电路参数计算 反激式变压器开关电源电路参数计算基本上与正激式变压器开关电源电路参数计算一样，主要对储能滤波电感、储能滤波电容，以及开关电源变压器的参数进行计算。1-7-3-1．反激式变压器开关电源储能滤波电容参数的计算前面已经详细分析，储能滤波电容进行充电时，电容两端的电压是按正弦曲线的速率变化，而储能滤波电容进行放电时，电容两端的电压是按指数曲线的速率变化，但由于电容充、放电的曲率都非常小，所以，把图1-19反激式变压 反激式变压器开关电源电路参数计算基本上与正激式变压器开关电源电路参数计算一样，主要对储能滤波电感、储能滤波电容，以及开关电源变压器的参数进行计算。 1-7-3-1．反激式变压器开关电源储能滤波电容参数的计算 前面已经详细分析，储能滤波电容进行充电时，电容两端的电压是按正弦曲线的速率变化，而储能滤波电容进行放电时，电容两端的电压是按指数曲线的速率变化，但由于电容充、放电的曲率都非常小，所以，把图1-19反激式变压器开关电源储能滤波电容两端电压的充、放电波形画成了锯齿波，这也相当于用曲率的平均值来取代曲线的曲率，如图1-26所示。 图1-26中，uo是变压器次级线圈输出波形，Up是变压器次级线圈输出电压正半周波形的峰值，Up-是变压器次级线圈输出电压负半周波形的峰值，Upa是变压器次级线圈输出电压波形的半波平均值，uc是储能滤波电容两端的电压波形，Uo是反激式变压器开关电源输出电压的平均值，i1是流过变压器初级线圈的电流，i2是流过变压器次级线圈的电流，Io是流过负载两端的平均电流。 从图1-26可以看出，反激式变压器开关电源储能滤波电容充、放电波形与图 1-7反转式串联开关电源储能滤波电容充、放电波形（图1-8-b））基本相同，只是极性正好相反。因此，图1-19反激式变压器开关电源储能滤波电容参数的计算方法与图1-7反转式串联开关电源储能滤波电容参数的计算方法完全相同。反激式变压器开关电源储能滤波电容参数的计算，除了参考图1-7以外，还可以参考前面串联式开关电源或反转式串联开关电源中储能滤波电容参数的计算方法，同时还可以参考图1-6中储能滤波电容C的充、放电过程。 从图1-26中可以看出，反激式变压器开关电源与反转式串联开关电源中的储能电感一样，仅在控制开关K关断期间才产生反电动势向负载提供能量，因此，即使是在占空比D等于0.5的情况下，储能滤波电容器充电的时间与放电的时间也不相等，电容器充电的时间小于半个工作周期，而电容器放电的时间则大于半个工作周期，但电容器充、放电的电荷是相等的，即电容器充电时的电流大于放电时的电流。
开关电源选型注意事项 在进行电器电路模块设计或给新产品定型时，有时极少认真考虑配套开关电源的选择，直到发现问题出在开关电源部分，才重新评估这个问题。 一、选择开关电源的基本依据 电压和电流范围，这是两个最容易确定的指标，只要根据电路的功耗计算出即可。也应考虑测试高、低供电电压极值。 大多数固定电源允许输出电压±10%的范围内变化，如果这还不能满足电路要求，可选用输出可调的或允许更大变化范围的电源。 如果用该电源给组合式装置供电，则装置所需最大的电流的75%到90%由一个电源提供，不够部分可并接两个或更多电源。 二、开关电源的扩展和安全性 1、并联或串联工作 当一个电源不能满足所需的电压或电流范围时，可将两个或多个电源(或将同一电源的不同输出)并联或串联起来使用。在这种工作模式下，各电源模块间的稳压和控制电路之间的联系仍然存在，只不过一个电源作为主控方另一个电源作为受控方使用。 2、过载保护 因为一个电源要供给不同的电路使用，这些电路的电流的流量可能是未知的，为了避免对电源的损坏，需设置保护电路的范围。 几乎所有的电源都具有以下特点：在超出输出范围时，要么输出保持在最大输出值，要么就自行关闭电源。某些程控电源除可用程序
设定输出范围外，还能自动设置电源稳定输出的类型。也就是说，当外电路需要的电压或电流超过设置极限时，电源可自动地由恒压源变成恒流源或由值流源变成恒压源。 为电源加上保护二极管可以防止误接外接电源的极性造成的损坏。热传感器也可用于防止由于电源持续工作在过载状态或冷却无效而烧坏电源。 三、开关电源内部潜在的造成损害的根源 1、脉动与噪声 理想的直流电源应提供纯净的直流，然而总有一些干扰存在，比如在开关电源输出端口叠加的脉动电流和高频振荡。这两种干扰再加上电源本身产生的尖峰噪声使电源出现断续和随意的漂移。 2、稳定度 当线电压或负载电流变化肘，直流电源的输出电压也会有所起伏。稳压程度由稳压电路的参数决定，参数是指滤波电容的容量和能量释放的速率。 如果给电源供电的一个相对恒定的电源，那么只需基本的负载稳压。稳定度的大小一般定义为空载或满载时输出电压的百分比，或电压的变化值。 3、内部阻抗 相对较大的电源内阻对负载来讲有两点不利，首先是不利于负载稳压电路工作，更为不利的是负载电流的任何变化都会导致直流电源输出的起伏，这种起伏对测试结果的影响同脉冲与噪声对测试结果造
1 设计步骤: 1.1 产品规格书制作 1.2 设计线路图、零件选用. 1.3 PCB Layout. 1.4 变压器、电感等计算. 1.5 设计验证. 2 设计流程介绍: 2.1 产品规格书制作 依据客户的要求，制作产品规格书。做为设计开发、品质检验、生产测试等的依据。 2.2 设计线路图、零件选用。 2.3 PCB Layout. 外形尺寸、接口定义，散热方式等。 2.4 变压器、电感等计算. 变压器是整个电源供应器的重要核心，所以变压器的计算及验证是很重要的， 2.4.1 决定变压器的材质及尺寸: 依据变压器计算公式 Gauss x NpxAe LpxIp B 100(max ) B(max) = 铁心饱合的磁通密度(Gauss) Lp = 一次侧电感值(uH) Ip = 一次侧峰值电流(A) Np = 一次侧(主线圈)圈数 Ae = 铁心截面积(cm 2) B(max) 依铁心的材质及本身的温度来决定，以TDK Ferrite Core PC40为例，100℃时的B(max)为3900 Gauss ，设计时应考 虑零件误差，所以一般取3000~3500 Gauss 之间，若所设计的 power 为Adapter(有外壳)则应取3000 Gauss 左右，以避免铁心 因高温而饱合，一般而言铁心的尺寸越大，Ae 越高，所以可以 做较大瓦数的Power 。 2.4.2 决定一次侧滤波电容: 滤波电容的决定，可以决定电容器上的Vin(min)，滤波电容越大，Vin(win)越高，可以做较大瓦数的Power ，但相对价格亦较高。 2.4.3 决定变压器线径及线数: 变压器的选择实际中一般根据经验，依据电源的体积、工作频率，
星期一, 05/11/2009 - 09:42 —陶显芳 1-7．反激式变压器开关电源 反激式变压器开关电源工作原理比较简单，输出电压控制范围比较大，因此，在一般电器设备中应用最广泛。 1-7-1．反激式变压器开关电源工作原理 所谓反激式变压器开关电源，是指当变压器的初级线圈正好被直流电压激励时，变压器的次级线圈没有向负载提供功率输出，而仅在变压器初级线圈的激励电压被关断后才向负载提供功率输出，这种变压器开关电源称为反激式开关电源。 图1-19-a是反激式变压器开关电源的简单工作原理图，图1-19-a中，Ui是开关电源的输入电压，T是开关变压器，K是控制开关，C是储能滤波电容，R是负载电阻。图1-19-b是反激式变压器开关电源的电压输出波形。 把图1-19-a与图1-16-a进行比较，如果我们把图1-16-a中开关变压器次级线圈的同名端对调一下，原来变压器输出电压的正、负极性就会完全颠倒过来，图1-19-b所示的电压输出波形基本上就是从图1-16-b的波形颠倒过来的。不过，因为图1-16-b的波形对应的是纯电阻负载，而图1-19-b的负载是一个储能滤波电容和一个电阻并联。由于储能滤波电容的容量很大，其两端电压基本不变，变压器次级线圈输出电压uo相当于被整流二极管和输出电压Uo进行限幅，因此，图1-16-b中输出电压uo的脉冲尖峰完全被削除，被限幅后的剩余电压幅值正好等于输出电压Uo的最大值Up，同时也等于变压器次级线圈输出电压uo的半波平均值Upa。
下面我们来详细分析反激式变压器开关电源的工作过程(参考图1-20)。 图1-19-a中，在控制开关K接通的Ton期间，输入电源Ui对变压器初级线圈N1绕组加电，初级线圈N1绕组有电流i1流过，在N1两端产生自感电动势的同时，在变压器次级线圈N2绕组的两端也同时产生感应电动势，但由于整流二极管的作用，没有产生回路电流。相当于变压器次级线圈开路，变压器次级线圈相当于一个电感。因此，流过变压器初级线圈N1绕组的电流就是变压器的励磁电流，变压器初级线圈N1绕组两端产生自感电动势可由下式表示： e1 = L1di/dt = Ui —— K接通期间(1-98) 或 e1 = N1dф/dt = Ui —— K接通期间(1-99) 上式中，e1为变压器初级线圈N1绕组产生的自感电动势，L1是变压器初级线圈N1绕组的电感，N1为变压器初级线圈N1绕组线圈绕组的匝数，ф为变压器铁心中的磁通。对(1-98)和(1-99)式进行积分，由此可求得： i1 =Ui*t/L1 ＋i(0) —— K接通期间(1-100) ф=Ui*t/N1 ＋ф (0) —— K关断瞬间(1-101) 上式中，i1是流过变压器初级线圈N1绕组的电流，ф为变压器铁心中的磁通；i1(0)为变压器初级线圈中的初始电流，即：控制开关刚接通瞬间流过变压器初级线圈N1绕组的电流；ф(0)为初始磁通，即：控制开关刚接通瞬间变压器铁心中的磁通。当开关电源工作于输出临界连续电流状态时，这里的i1(0)正好0，而ф(0)正好等于剩磁通S?Br。当控制开关K将要关断，且开关电源工作于输出电流临界连续状态时，i1和均达到最大值： i1m =Ui*Ton/L1 —— K关断瞬间(1-102)
开关电源操作规程 一、开机方法： 1、启动前，将面板开关置＂待机／时控关＂位置，输出调节旋钮逆时针旋 到最小；稳压／稳流＂开关根据用户所需功能置稳压或稳流档。 2、合上空气开关，此时面板上数显表显示．将＂待机＂开关置＂工作＂状 态，然后顺时针转动输出调节旋钮．电压和电流显示出相应的数字． 二、开关功能： 1、本机具有稳压和稳流功能．当用户置＂稳压＂档时，输出电压在机器额定 电流范围内不会有变化，电流会根据负载大小做相应的显示．当用户置＂稳流＂档时输出电流在机器额定电压范围内不会有任何变化，电压表会根据负载大小做出相应显示。 2、当开关置“时控关”“工作”状态时，顺时针旋转输出调节旋钮，电压和电流 有相应的显示，此时电源输出：“+”标识为阳极，“—”标识为阴极。 3、当开关置“时控开”“工作”状态时，时间继电器工作。第一时间段为待机时 间，此时输出电压电流为零，第一段时间设定值需大于2S，第一段时间到，第二段时间开始工作；第二段时间为反向工作时间，此时输出“+”标识为阴 极，“—”标识为阳极，第二段时间到，第三段时间开始工作；第三时间为 待机时间，此时输出电压电流为零，第三段时间设定值需大于2S，第三段时间到，第四段时间开始工作；第四段时间为正向工作时间，此时输出“+” 标识为阳极，“—”标识为阴极；第四段时间到报警，输出电压电流为零。 4、将“工作/待机”开关置“待机”后再置“工作”，时间继电器复位；但时间继电 器工作时，“工作/待机”开关起暂停作用。 三、时间继电器设定步骤
1、将开关置“时控开”“待机” J0= J1+J2+J3+J4(J0为总时间，J1、J2、J3、J4为分段时间) 2、按二下设置键LOCK指示灯熄灭进入设置状态，程序代码显示0按增 加键减少键设置1至4路总延时时间数值，再按启动键选择时基M或S （见表一）。 3、按一下设置键程序代码显示1按增加键减少键设置第1路延时时间， 再按启动键选择时基M，S，（见表一），同样步骤在按设置键分别 设定2 3 4 路延时时间。（注：第四路无接点输出，数值设置（0000）） 4、设置完毕再按一下设置键储存新设定，将开关置“工作”档。 表一： M： 1分--------9999分 S： 1秒--------9999秒 ：秒秒 （程序代码0无此时基） 四、注意事项 1、当时间继电器工作时勿将“工作/待机”开关置“待机”后再置“工作”，此动作 会造成时间继电器暂停，机器无输出或不换向。将时控开关置“时控关”后 再置“时控开”即可，但会影响电镀效果。 2、保护指示灯亮时： ①、检查输入220V交流是否缺相，电压是否高于440V或低于200V； ②、检查风扇是否完好，痛风是否良好； ③、检查正负极是否短路； ④、长时间没用机器时，打开面板，用热吹风吹干（控制板）或把主机放在 烘箱烘干（温度≤80℃即可）； 3、当检查一切正常时，关机后重新开机，保护指示灯再次亮时，必须与厂方 联系。 4、发现电流很大，电压很低时，检查输出铜牌与槽子之间有无短路现象，若
反激式开关电源设计资料 前言 反激式开关电源的控制芯片种类非常丰富，芯片厂商都有自己的专用芯片，例如UC3842、UC3845、OB2262、OB2269、TOPSWITCH 等等。虽然控制芯片略有不同，但是反激式开关电源的拓扑结构和电路原理基本上是一样的，本资料以UC3842为控制芯片设计了一款反激式开关电源。 单端反激式开关稳压电源的基本工作原理如下： D1 T R L 图1 反激式开关电源原理图 当加到原边主功率开关管Q1的激励脉冲为高电平使Q1导通时，直流输入电压V IN加载原边绕组N P两端，此时因副边绕组相位是上负下正，使整流管D1反向偏置而截止；当驱动脉冲为低电平使Q1截止时，原边绕组N P两端电压极性反向，使副边绕组相位变为上正下负，则整流管被正向偏置而导通，此后存储在变压器中的磁能向负载传递释放。因单端反激式电源只是在原边开关管到同期间存储能
量，当它截止时才向负载释放能量，故高频变压器在开关工作过程中，既起变压隔离作用，又是电感储能元件。因此又称单端反激式变换器是一种“电感储能式变换器”。 学习了反激式开关电源的工作原理之后，我们可以自行设计一款电源进行调试。开关电源是一门实验科学，理论知识的学习是必不可少的，但是光掌握了理论知识是远远不够的，还要多做实验，测试不同环境不同参数下的电源工作情况，这样才能对电源有更深的认识。除此之外，掌握大量的实验数据可以对以后设计电源和电源的优化提供很大帮助，可以更快速更合理的设计出一款新电源或者排除一些电源故障。通过阅读下面的章节，可以使你对电源从原理理解到设计能力有一个快速的提升。
第一章 电源参数的计算 第一步，确定系统的参数。我们设计一个电源首先要确定电源工作在一个什么样的环境，比如说输入电压的范围、频率、网侧电压是否纯净，接下来是电源的输出能力包括输出电压、电流和纹波大小等等。先要确定这些相关因素，才能更好的设计出符合标准的电源。我们在第二章会详细介绍如何利用这些参数设计电源。 输入电压范围（V line min 和V line max ）； 输入电压频率（f L ）； 输出电压（V O ）； 输出电流（I O ）； 最大输出功率 （P 0）。 效率估计（E ff ）：需要估计功率转换效率以计算最大输入功率。如果没有参考数据可供使用，则对于低电压输出应用和高电压输出应用，应分别将E ff 设定为0.8~0.85。 利用估计效率，可由式（1-1）求出最大输入功率。 O IN ff P P E = （1-1） 第二步：确定输入整流滤波电容（C DC ）和DC 电压范围。 最大DC 电压纹波计算： max DC V ?= （1-2） 式（1-2）中，D ch 为规定的输入整流滤波电容的充电占空比。其 典型值为0.2。对于通用型输入（85~265Vrms ），一般将max V DC ?设定为
UC3844在反激式开关电源上的一些探讨 随着现代科技的飞速发展，功率器件也不断更新，PWM技术的发展也日趋完善，开关电源正朝着小、轻、薄的方向发展。由于反激变换器具有电路拓扑简单、输入电压范围宽、输入输出电气隔离、体积重量小、成本低、性能良好、工作稳定可靠等优点，被广泛应用于实际变换器设计中。以前大多数开关电源采用离线式结构，一般从辅助供电绕组回路中通过电阻分压取样，该反馈方式电路简单，但由于反馈不是直接从输出电压取样，没有与输入隔离，抗干扰能力也差，所以输出电压中仍有2％的纹波，对于负载变化大和输出电压变化大的情况下响应慢，不适合精度较高或负载变化范围较宽的场合。下面的设计采用可调式精密并联稳压器TL431配合光耦构成反馈回路，达到了更好的稳压效果。 1 UC3844芯片的介绍 UC3844是美国Unitrode公司生产的一种高性能单端输出式电流控制型脉宽调制器芯片，由该集成电路构成的开关稳压电源与一般的电压控制型脉宽调制开关稳压电源相比具有外围电路简单、电压调整率好、频响特性好、稳定幅度大、具有过流限制、过压保护和欠压锁定等优点。其内部电路结构如图1所示。
该芯片的主要功能有：内部采用精度为±2．0％的基准电压为5．00V，具有很高的温度稳定性和较低的噪声等级；振荡器的最高振荡频率可达500kHz。内部振荡器的频率同脚8与脚4间电阻Rt、脚4的接地电容Ct的关系如式(1)所列，即 其内部带锁定的PWM(Pulse Width Modulation)，可以实现逐个脉冲的电流限制；具有图腾柱输出，能提供达1A的电流直接驱动MOSFET功率管。 2 电源的设计及稳压工作原理 单端反激变换器，所谓单端，指高频变压器的磁芯仅工作在磁滞回线的一侧，并且只有一个输出端；反激式变换器工作原理，当加到原边主功率开关管的激励脉冲为高电平使MOSFET、开关管导通时，整流后的直流电压加在原边绕组两端，此时因副边绕组相位是上负下正，使整流二极管反向偏置而截止，磁能就储存在高频变压器的原边电感线圈中；当驱动脉冲为低电平使MOSFET开关管截止时，原边绕组两端电压极性反向，使副边绕组相位变为上正下负，则整流二极管正向偏置而导通，此后储存在变压器中的磁能向负载传递释放。 图2中MOSFET功率开关管的源极所接的R12是电流取样电阻，变压器原边电感电流流经该电阻产生的电压经滤波后送入UC3844的脚3，构成电流控制闭环。当脚3电压超过1V时，PWM锁存器将封锁脉冲，对电路启动过流保护功能；UC3844的脚8与脚4间电阻R16及脚4的接地电容C19决定了芯片内部的振荡频率，由于UC3844内部有个分频器，所以驱动MOSFET功率开关管的方波频率为芯片内部振荡频率的一半；图3中变压器原边并联的RCD缓冲电路是用于限制高频变压器漏感造成的尖峰电压。变压器副边整流二极管并联的RC回路是为了减小二极管反向恢复期间引起的尖峰。MOSFET功率管旁边的RCD缓冲电路是为了防止MOSFET功率管在关断过程中承受大反压。缓冲电路的二极管一般选择快速恢复二极管，而变压器二次侧的整流二极管一般选择反向恢复电压较高的超快恢复二极
反激式开关电源变压器是这么计算的 于法拉弟电磁感应定律,这个定律是在一个铁心中，当磁通变化的时候， 其会产生一个感应电压，这个感应电压=磁通的变化量/时间T 再乘以匝数比,把 磁通变化量换成磁感应强度的变化量乘以其面积就可以推出上式来，NP=90*4.7 微秒/32 平方毫米*0.15,得到88 匝0.15 是选取的值，算了匝数，再确定线径， 一般来说电流越大线越热，所以需要的导线就越粗，需要的线径由有效值来 确定，而不是平均值。上面已经算得了有效值，所以就来选线，用0.25 的线就 可以，用0.25 的线，其面积是0.049 平方毫米，电流是0.2 安，所以其电流密度是4.08，一般选定电流密度是4 到10 安第平方毫米。若是电流很大，最好 采用两股或是两股以上的线并绕，因为高频电流有趋效应，这样可以比较好。 第六步，确定次级绕组的参数、圈数和线径。 原边感应电压，就是一个放电电压，原边就是以这个电压放电给副边的， 看上边的图，因为副边输出电太为5V，加上肖特基管的压降，就有5.6V，原 边以80V 的电压放电，副边以5.6V 的电压放电，那么匝数是多少呢？当然其遵守变压器那个匝数和电压成正比的规律，所以副边电压=NS*(UO+UF) /VOR，其中UF 为肖特基管压降，这个副边匝数等于88*5.6/80，得6.16,整取6 匝，再算副边的线径，当然也就要算出副边的有效值电流，下图是副边电流 的波形，有突起的时间是1-D，没有突起的是D，刚好和原边相反，但其KRP 的值和原边相同，这个峰值电流就是原边峰值电流乘以其匝数比，要比原 边峰值电流大数倍。 第七步，确定反馈绕组的参数。 反馈是反激的电压，其电压是取自输出级的，所以反馈电压是稳定的，TOP
反激式开关电源的优点和缺点 1 反激式开关电源的电压和电流的输出特性要比正激式开关电源的差。 反激式开关电源在控制开关接通期间不向负载提供功率输出，仅在控制开关关断期间才把存储能量转化为反电动势向负载提供输出，但控制开关的占空比为0.5时，变压器次级线圈输出的电压的平均值约等于电压最大值的的二分之一，而流过负载的电流正好等于变压器次级线圈最大电流的四分之一。即电压脉动系数等于2，电流脉动系数等于4。反激式开关电源的电压脉动系数，和正激式开关电源的脉动系数基本相同，但是电流的脉动系数是正激式开关电源的电流脉动系数的两倍。由此可知，反激式开关电源的电压和电流的输出特性要比正激式开关电源的差。特别是，反激式开关电源使用的时候，为了防止电源开关管过压击，起占空比一般都小于0.5，此时，流过变压器次级线圈的电流会出现断续，电压和电流的脉动系数都会增加，其电压和电流的输出特性将会变得更差。 2 反激式开关电源的瞬态控制特性相对来说比较差。 由于反激式开关电源仅在开关关断期间才向负载提供能量输出，当负载电流出现变化时，开关电源不能立即对输出电压或电流产生反应，而需要等到下一个周期事，通过输出电压取样和调宽控制电路的作用，开关电源才开始对已经过去了的事情进行反应，即改变占空比，因此，反激式开关电源的瞬态控制特性相对来说比较差。有时，当负载电流变化的频率和相位与取样、调宽控制电路输出的电压的延时特性在相位保持一致的时候，反激式开关电源输出电压可能会产生抖动，这种情况在电视机的开关电源中最容易出现。 3 反激式开关电源变压器初级和次级线圈的漏感都比较大，开关电源变压器的工作效率低。 反激式开关电源变压器的铁芯一般需要留一定的气隙，一方面是为了防止变压器的铁芯因流过变压器的初级线圈的电流过大，容易产生磁饱和。另一方面是因为变压器的输出功率小，需要通过调整电压器的气隙和初级线圈的匝数，来调整变压器初级线圈的电感量的大小。因此，反激式开关电源变压器初级和次级线圈的漏感都比较大，从而会降低开关电源变压器的工作效率，并且漏感还会产生反电动势，容易把开关管击穿。 4 反激式开关电源的优点是电路比较简单，体积比较小，反激式开关电源输出电压受占空比的调制幅度，相对于正激式开关电源来要高很多。 反激式开关电源的优点是电路比较简单，比正激式开关电源少用了一个大的储能滤波电感，以及一个续流二极管，一次，反激式开关电源的体积要比正激式开关电源的体积小，且成本也要低。此外，反激式开关电源输出电压受占空比的调制幅度，相对于正激式开关电源来要高很多，因此，反激式开关电源要求调控占空比的误差信号幅度要比较低，误差信号放大器的增益和动态范围也要较小。由于这些优点，目前，反激式开关电源在家电领域中还是被广泛的应用。
开关电源安规设计注意事项 1.零件選用 (1)在零件選用方面,要求掌握: a .安規零件有哪些?(見三.安規零件介紹) b.安規零件要求 安規零件的要求就是要取得安規機構的認証或是符合相關安規標準; c.安規零件額定值 任何零件均必須依MANUFACTURE規定的額定值使用; I 額定電壓; II 額定電流; III 溫度額定值; (2). 零件的溫升限制 a. 一般電子零件: 依零件規格之額定溫度值,決定其溫度上限 b. 線圈類: 依其絕緣系統耐溫決定 Class A ΔT≦75℃ Class E ΔT≦90℃ Class B ΔT≦95℃ Class F ΔT≦115℃ Class H ΔT≦140℃ c. 人造橡膠或PVC被覆之線材及電源線類: 有標示耐溫值T者ΔT≦(T-25)℃ 無標示耐溫值T者ΔT≦50℃ d. Bobbin類: 無一定值,但須做125℃球壓測試; e. 端子類: ΔT≦60℃ f. 溫升限值 I. 如果有規定待測物的耐溫值(Tmax),則: ΔT≦Tmax-Tmra II. 如果有規定待測物的溫升限值(ΔTmax),則: ΔT≦ΔTmax+25-Tmra 其中Tmra=制造商所規定的設備允許操作室溫或是25℃ (3).使用耐然零件: a.PCB: V-1以上; b.FBT, CRT, YOKE :V-2以上; c.WIRING HARNESS:V-2以上; d.CORD ANONORAGE: HB以上; e.其它所有零件: V-2以上或HF-2以上; f.例外情形: 下述零件與電子零件(限會在失誤狀況下,因溫度過高而引燃的電子零件)若相隔13mm以上,或是相互間以至少V-1等級之障礙物隔開,則其耐燃等級要求如下: I.小型的齒輪,凸輪,皮帶,軸承及其它小零件,不須防火証明; II.空氣載液的導管,粉狀物容器及發泡塑膠零件,防火等級為HB以上或HBF以上 g.下述件不須防火証明:
开关电源PCBLayout注意事 项
開關電源PCB Layout一般要求 PCB Layout是開關電源研發過程中的极為重要的步驟和環節，關系到開關電源能否正常工作，生產是否順利進行,使用是否安全等問題。 開關電源PCB Layout比起其它產品PCB Layout來說都要複雜和困難，要考慮的問題要多得多，歸納起來主要有以下幾個方面的要求： 一.電路要求 1.PCB 中的元器件必須與BOM一致。 2.線條走線必須符合原理圖,利用網絡連線能够輕做到這一點。 3.線條寬度必須滿足最大電流要求,不得小於1mm/1A,以保證線條溫升不超過℃. 為了減少電壓降有時還必須加寬寬度。 4.為了減小電壓降和損耗,視需要在線條上鍍錫。 二.安規要求 1. 一次側和二次側電路要用隔離帶隔開,隔離帶清晰明確. 靠隔離帶的元件,在10N 的推力作用下應保持電氣距離要求。 2. 隔離帶中線要用1mm的絲印虛線隔開,並在高壓區標識DANGER / HIGH VOLTAGE。 3. 各電路間電氣間隙(空間距離)： (1) 一次側交流部分: 保險絲前 L-N≧2..5mm L.N?大地(PE) ≧2. 5mm 保險絲後不做要求.
(2) 一次側交流對直流部分≧2mm (3) 一次側直流地對大地≧4mm (4) 一次側對二次側部分4mm(一二次側元件之間) (5) 二次側部分: 電壓低於100V≧0.5mm 電壓高於100 V (6) 二次側地對大地≧1mm 4. 各電路間的爬電距離： (1) 一次側交流電部分: 保險絲前 L-N≧2..5mm L.N?大地(PE) ≧2. 5mm 保險絲後不做要求. (2) 一次側交流對直流部分≧2mm (3) 一次側直流地對大地≧4mm (4) 一次側對二次側≧6.4mm 光耦,Y電容,腳間距≦6.4時要開槽。 (5) 二次側部分之間:電壓低於100V時≧0.5mm; 電壓高於100V時,按電壓計算。 (6) 二次側對大地≧2mm. (7) 變壓器二次側之間≧8mm 5. 導線與PCB邊緣距離應≧1mm 6. PCB上的導電部分與機殼之空間距離小於4 mm時, 應加0.4 mm麥拉片。 7. PCB必須滿足防燃要求。