正激开关电源设计

2007级电子信息工程专业毕业论文

（b）Q关断

（c）Q关断，磁复位完成 图2.4 不同开关模式下的等效电路

根据变压器工作原理，原边电流iW1为折算到原边的副边电流和励磁电流之和，即

iW1? ②工作模式2[Ton，Tr]

iLfK12?iM （2-6）

如图2.4（b）所示，图中加粗部分是电流流过部分，未加粗部分是断开部分。在Ton时刻，关断Q,原边绕阻与副边绕阻中没有电流流过，此时变压器通过复位绕阻进行磁复位，励磁电流iM从复位绕阻W3经过二极管D3回馈到输入电源中去。那么复位绕阻上的电压为：

VW3??Vin （2-7）

这样，原边绕阻和副边绕阻上的电压分别为：

VW1??K13Vin （2-8）

VW2??K23Vin （2-9）

式中，K13=W1/W3是原边与复位绕阻的匝比，K23=W2/W3是副边与复位绕阻的匝比。 此时，整流管D1关断，滤波电感电流iLf通过D2续流，与Buck变换器类似。在此工作模式中，加在Q上的电压VQ为：

VQ?Vin?K13Vin??1?K13?Vin （2-10）

电源电压Vin反向加在复位绕组W3上，故铁芯去磁，铁芯磁通?减小：

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张志生：正激式开关稳压电源设计 W3d???Vin （2-11） dt铁芯磁通?的减小量为：

??????Vin??D?Ts （2-12） W3 式中?D?Tr?Ton是变压器磁芯的去磁时间Tr?Ton与Ts的比值，?D<1?Dy。 Ts励磁电流iM从原边绕组中转移到复位绕组中，并开始线性减少。

?V?KViW3?iM?K13?inTon?13in?t?Ton?? （2-13）

LM?LM?在Tr时刻，iW3=iM=0，变压器完成磁复位。 ③工作模式3[Tr，Ts]

如图2.4（c） 所示，图中加粗部分是电流流过部分，为加粗部分为断开部分。在此工作模式中，所有绕组中都没有电流，它们的电压都为0V。滤波电感电流继续经过续流管续流。此时开关管Q上的电压VQ=Vin。

2.3 开关电源设计流程

明确所要设计电源的技术指标 选择控制芯片及开关管，并设计控制单元电路 高频变压器设计 整流滤波电路的设计 输出级和反馈电路的设计 第 8 页 共 23 页

2007级电子信息工程专业毕业论文 2.4 论文设计电源的技术指标

基本要求：

① 输入输出 输入：市电110V/220V（50Hz/60Hz）；输出：5V/2A；?15V/0.5A ② 工作温度 ?40?C~?150?C ③ 工作频率 132KHz

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张志生：正激式开关稳压电源设计

3 高频变压器的设计

正激式变压器主要有两个作用：第一、实现输入与输出之间的电隔离；第二、升高或降低经脉宽调制以后的交流输入电压幅值。正激式变压器除了磁芯材料本身磁化的一小部分能量外，是不能储存能量的。

3.1 变压器的设计过程

①漆包线选择：按2.5A/mm2选取，其次还要考虑高频条件下导线的集肤效应（频率越高，集肤效应越明显，用线越应该细），大电流情况下，一般采用几根导线并联已达到所需导线平方数，这里5V输出采用?0.45的线双线并绕的方法，其余的均采用单线绕法。

② 磁芯选择：磁芯种类繁多，磁芯截面积是确定线圈匝数的重要因素，确定磁芯的Bm值为0.25-0.3T， 根据需要，选取EI28型铁氧体磁芯，这是一种高频导磁材料，主要用于高频变压器，其磁芯截面积Ae为0.73?1cm2。

③ 线圈匝数N=Udc*T*D /2*Bm*Ae

Udc是原边的直流电压 310V Ae是截面积0.73cm2 T：周期T=1/132KHz=7.6us，D：最大占空比78% 输出功率：30W，输出电流：2A、0.5A；

根据U1:U2=N1:N2;I2:I1=N1:N2确定原副边匝数比，接着计算出原边电流参数值, 原边电流参数值等于几个电流之和,再确定原副边各级线径（按实际开关占空比计算）。

④ 关于磁芯复位问题：在变压器里设计与原边匝数相同的复位绕组在开关管关断时对磁芯进行复位。

3.2 变压器绕制说明及绕制原理图

说明：

①表中胶带为P2聚酯胶带（1KV，130?C，阻燃型）。

②线包各绕组均为同向绕法，线匝数少的应居线包中间绕制。 技术要求：

① 装配完后，在磁芯周边紧裹胶带三层，用硬纸板填充磁芯与骨架的配合间隙。 ② 用B级绝缘漆浸渍、烘干。

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