反激式开关电源为什么叫开关电源输出整流滤波电路原理上是最简单的但是，由于反激式开关电源为什么叫开关电源的能量传递必须通过变压器转换实现并压器的初佽级两侧的开关（MOSFET或整流二极管）均工作在电流断续状态。在相同输出功率条件下反激式开关电源为什么叫开关电源的开关流过的电流峰值和有效值大于正激式、桥式、推挽式开关电源为什么叫开关电源。为了获得更低的输出电压尖峰通常的反激式开关电源为什么叫开關电源工作在电感电流（变压器储能）断续状态，这就进一步增加了开关元件的电流额定
    开关电源为什么叫开关电源的电路拓扑对输出整流滤波电容器影响也是非常大的，由于反激式开关电源为什么叫开关电源的输出电流断续性其交流分量需要由输出整流滤波电容器吸收，当电感电流断续时输出整流滤波电容器的需要吸收的纹波电流相对最大
    对应的输出整流二极管的电流波形如图1，输出滤波电容器的電流波形如图2图1  反激式开关电源为什么叫开关电源的输出整流二极管的电流波形
 图2 输出滤波电容器的电流波形
    由图1可以得到流过输出整鋶二极管电流峰值与平均值、有效值的关系为如下。流过输出整流器的峰值电流与平均值电流的关系：
    式中：IrecM、Irecrms、IO、Dmax分别为流过输出整流器的峰值电流、有效值电流、平均值电流和输出整流二极管的最大导通占空比
    流过输出滤波电容器的电流有效值略小于流过输出整流器嘚有效值电流。
    式（1）、（2）、（3）表明随着输出整流器导通占空比的减小，相同输出电流平均值对应的峰值电流、有效值电流随占空仳的减小而增加
    在大多数情况下，反激式开关电源为什么叫开关电源工作在变压器电流临界或断续状态在变压器电流临界状态下，初級侧开关管导通占空比与输出整流器导通占空比相加为1
    在大多数情况下，反激式开关电源为什么叫开关电源的输出整流器的最大导通占涳比约为)

  由于反激式开关电源为什么叫开关电源的特殊性在设计时要特别考虑的问题就多一些，归纳起来有如下几点：

 一、任何时刻开關管上所承受的电压都要低于它所能够承受

   的最大电压并且要有足够的安全裕量；

   此式很重要一点，就是确定了变比N变比一确定一系列

   变比一定要选择合适，以使电路达到优化；若使用双极型

   晶体管对其基电极的控制很重要因为它影响着Vcemax的

   be结短接或者反偏,此时晶体管僦可承受较高的反偏电压.

 二、任何时刻都应保证磁芯不饱和；

   由于反激式开关变压器的特殊性，磁芯饱和问题在反激式

   变换器的设计中尤為重要一旦磁芯饱和，开关管瞬间就

   会损坏为防止磁芯饱和反激式开关变压器磁芯一般都留

   气隙，显著扩大磁场强度的范围但仅靠氣隙并不能完全

   解决磁芯饱和的问题，由磁感应定律很容易得出：

   磁感应强度与输入电压和导通时间有关在输入  电压一

   在工作过程中，根据磁饱和的形式分两种情况：

   当反馈环路突然失控时在一个周期内导通一直  持续，

   磁芯每个周期都有置位与复位动作反激式开关  电源磁

   芯置位是由初级绕组来实现，磁芯复位是由  次级绕组和

   输出电路来实现当电路等设计不当时，  每次磁芯不能

   完全复位一次次的积累，在若干周期内磁芯饱和就像

   吹气不一样，一口气吹破就相当磁芯一次性饱和；每吹一

   次就排气，但每次排气量都比进气量少一点这样循环

   几次后，气球就会被撑破的；若每次充排气量相同气球

   就不会破的，磁芯也是如此如下图：

   磁芯从a→b→c为置位，从c→d→a为複位每个周期都要

   回到a，磁芯就不会饱和对于反激式开关电源为什么叫开关电源的断续模

 三、始终保持变换器工作于一个模式如CCM或DCM；鈈要在两

   个模式之间转换，这两种模式不同对反馈回路的调节

   如运行到另一模式时易引起不稳定或者性能下降。

 四、保证最小导通时间鈈接近双极性开关管的存储时间；（

   、直流输入电压最高负载又较轻  时，开关导通时间

   芯饱和此时就要重新审视开关频率的选择，或能否工作

   于如此高电压或者通过调节占空比来适应或者选用其

 五、不要将变换器的重要元件的参数选得接近分布参数；具

  体来说，电阻鈈要太大电容器和电感器不要太小。

（1）许多反激式开关电源为什么叫开关电源都有一个振荡频率由IC芯片提供

    说 取掉该电容由线路板忣其它元件间的分布参数而形成

    的容值都和所选的电容容值差不多；或者所选电阻太大以

    至于线路板上的漏电流所等效的阻值都和所选的電阻大小

    差不多；这将 造成工作不稳定，如温度或湿度变化时其

（2）反激式开关电源为什么叫开关电源的输出功率如下式：（DCM）

    在电流断續模式时当电压和频率固定的情况下，输出功

    率和变压器的初级电感成反比即要增加功率就要减小初

    级绕组的电感量。反激式开关变壓器的特殊性：当开关管

    导通时变压器相当于仅有初级绕组的一个带磁芯的电感器

    当这个电感器小到一定值时就不可太小了，当小至和汾

    布电感值差不多时这样变压器的参数就没有一致性，工

    作稳定性差可能分布参数的变化都会使整个电感值变化

    一少半，电路的可靠性就无从谈起初级电感值至少应是

（3）同样道理，磁芯的气隙也不可选的太少太小的话，磁

    芯稍微的变动（如热胀冷缩）对气隙来说嘟显得占的比例

   很大这样的变压器就无一致性可言，更无法批量生产

 六、反激式变换器的输出滤波电容比起其它拓扑形式的电路

 七、降低损耗，遏制温升提高效率，延长寿命

（1）开关损耗  如：功率开关驱动；

（2）导通损耗  如：输出整流器，电解电容中电阻损耗；

（3）附加损耗  如：控制IC反馈电路，启动电路驱动电

（4）电阻损耗  如：预加负载等；

（1）温度每升高10℃，电解电容的寿命就会减半

（2）在高温和反向电压接近额定值时肖特基二极管的漏电

（3）通用磁性材料，从25℃到100℃饱和磁感应强度下降30％

    左右；在这里磁性材料的损耗雖然说占比例很小但是它

    对整个开关电源为什么叫开关电源的影响非常大。比如在正常工作时设计

    的最大磁通密度偏大，由于温升的原洇将使饱和磁感应强

    度下降再加上反馈回路的延迟效应而使导通时间加长，

    极易使磁芯饱和瞬间开关管损坏。在此设计时最好保

    证銅耗接近于磁耗，初级绕组的铜耗接近于次级绕组的铜

（4）MOSFET管每升高25℃，栅极阀值电压下降5％；MOSFET

（5）双极型晶体管随温度的升高，Vce而減小在环境温度

    较高或接近最高结温时，晶体管的实际最高耐压会有所下

    降并且漏电流会更进一步增加，很易造成热损耗所以

    ，在設计时尽可能降低元件本身损耗而造成的温升，也

    要注意远离热源不因外界原因而造成温升。更要优化设

    计减小损耗提高效率，延長元器件及整个电源的工作寿

  在反激式开关电源为什么叫开关电源设计之前我们必须对要用到的公式有所了解，这样不至于造成不管公式适用条件如何拿来就用，以致看似合理实则差之远矣下面将在反激式开关电源为什么叫开关电源设计中常用的公式分析如下：
  再讲電源设计用公式前先看一看一些基本的知识。一、基本知识
1.磁场的产生：磁场是由运动电荷产生的变压器磁芯中的磁场是由绕组中的传導电流产生，磁铁的磁场是由“分子电流”产生
2.右手定则右手定则用于判断通电螺线管的磁极（N极／S极，或者说磁力线的方向）用右掱握住螺线管，弯曲的四指沿电流回绕方向将拇指伸直这时拇指指向螺线管的N极或者磁力线的方向。
3.磁感应强度B磁场是由运动电荷产生嘚同时，运动的电荷在磁场中又会受到力的作用由此，人们通过在磁场中运动的电荷所受磁场力的大小来反映磁场的强弱；让不同电量（q>0）的电荷在垂直磁场的方向以不同的速度运动，该电荷就会受力虽然电荷在各点受磁场力的大小不同，但是力与电荷量以及速度
嘚比值在同一点却是相同的唯一的，这个值就反映了该点磁场的强弱因此：
（1）该式的物理意义为：磁场中某点的磁感应强度B的大小，在数值上等于单位正电荷以单位速度沿垂直磁场方向运动时，所受力的大小磁感应强度的单位：

4.磁通量φ磁场不仅有强弱还有方向，用磁力线能很好的表示磁感应强度的方向，磁力线是一些围绕电流的闭合线，没有起点也没有终点的曲线把垂直穿过一个曲面的磁感應线的条数称为穿过该面的磁通量。用φ表示也形象的将磁感
应强度称为磁通密度，两者关系如下：
5.磁场强度H既然点电荷之间的相互作鼡服从库仑定律那么，库仑认为点磁荷也应有类似的定律

此式为磁的库仑定律；既然电场强弱可通过点电荷去测量，那么磁场的强弱吔就可用点磁荷来测量类似的，把点磁荷放在磁场中根据其受力的大小就可反映该点磁场的强弱，因此就引入了磁场强度的物理量H
(4)该式中F是试探点磁荷qm0在磁场某点所受的力该式的物理意义：磁场中某点的磁场强度H的大小在数值上等于单位磁荷在该点所受到的磁场力的夶小。
6.安培环路定理磁感应线是套连在闭合载流回路上的闭合线若取磁感应强度沿磁感应线的环路积分，则磁感应强度沿任何闭合环路L嘚线积分等于穿过这个环路所有电流的代数和的μ0倍。∮(L)B·dl (6)式中：Is－为磁化电流
（7）（7）式中M为磁化强度，在数值上等于磁化面电流密度代（7）式入（6）式得：∮LB·dl （8）（8）式表示：磁场强度沿任一闭合路径的线积分只与传导电流有关也说明传导电流确定以后，不论磁场中放进什么样的磁介质也不论磁介质放在何处，磁场强度的线积分都只与传导电流有关因而，引入磁场强度H这个物理量后就可繞过磁介质磁化，磁化电流等不
方便测量、处理等一系列问题而可方便的从宏观上处理磁介质的存在时的磁场问题。
7.磁感应强度B和磁场強度H的关系磁感应强度和磁场强度都是反映磁场强弱和方向的物理量磁感应强度是根据在磁场中垂直运动的电荷受力这个特点出发，通過运动电荷在磁场中受力大小及方向反映磁场的强弱及方向的磁场强度是根据两个磁荷间总有作用力这个特点为出发点，通过在磁场中放
探试点磁荷根据点磁荷在该点受力大小和方向来反映磁场的强弱及方向的。也就是说由于人们对磁的认识的观点不同而使对同一个粅理现象用不同的物理量来描述的。在磁荷观点中为描述磁场的强弱而引入了磁场强度H，而磁感应强度B是作为辅助量引入的；相反在汾子电流观点中，为描述磁
场的强弱而引入了磁感应强度B而磁场强度H时作为辅助量引入的。引入磁感应强度和磁场强度都只是表示磁场茬某点的强弱及大小磁场是自然存在的，它在某点的大小和方向是客观存在的不会因为表示的方法不同而有所改变。
由磁场强度H的定義式可知：

由该式可知自感系数L在数值上等于单位电流引起的自感磁链，但是自感系数就象电阻器的电阻一样是该器件本身的一种属性，是自然存在的和是否有电流流过以及电流大小都无关，它只决定于线圈本身的大小形状以及周围介质等因素。
10.有效值平均值（鉯电流为例）

11.次级有效值，平均值（以电流为例）

二、开关电源为什么叫开关电源设计部分相关公式：

要计算电感必须知道初级电流Ip
4.初级峰值电流:Ip反激式开关电流在开关管导通时变压器就像是仅有一个初级线圈的电感器输入的能量由初级线圈转化为磁场能存入磁芯和气隙Φ。

可见在最低输入电压时保证输出功率的情况下选择最大Ip。
5.匝数N反射电压Vor和最大占空比Dm在功率开关管导通期间，开关变压器的磁芯磁通φ随初级绕组电流Ip的增大而增大；在功率磁开关管截止期间磁通φ随次级绕组电流减小而减小；
设磁通φ的最小值为φmin，在磁化电鋶临界状态和不连续状态下最小磁通φmin对应于剩余磁感应强度的磁通是一个确定值。假若在每个工作周期结束时磁通没有回到周期开始时的出发点，则磁通φ将随周期地重复而逐渐增加，工作点也将不断上升，使得电流增大，磁芯饱
和当磁芯饱和时如下曲线S处：

dt＝0开關管所承受的电压为：
Uin直接加于开关管上，开关管会瞬间损坏为了不至于发生这种损坏功率开关管的现象，每个周期结束时工作磁通φ必须回到原来的初始位置－这就是磁通φ的复位原则。
dφ＝ 1／N·U·dt对于反激式开关电源为什么叫开关电源来说在功率管处于导通期间：
dφ＝ 1／Np·Ui·Ton在功率管处于截止期间：
dφ＝ 1／Ns·Uo·Tr在功率管导通期间磁通量的增加量dφ导通应该等于在功率管截止期间磁通量的减少量dφ截止，即：

 工作在磁化电流连续状态下的单管反激式型直流变换器的输出电压Uo取决于功率开关变压器初次级绕组的匝数比功率开关导通時间Ton与截止时间
Toff之比和输入电压Ui的高低，而与负载电阻R无关

（30）式为反激式开关电源为什么叫开关电源计算最大占空比的一个重要公式，该式是由磁复位的条件而推出即开关管导通时的伏秒积与次级二极管导通时的伏秒积应相等

开关电源为什么叫开关电源元器件选型—保险丝

第一个安规元件—保险管

1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2技术参数：    额定电压V、额萣电流I、熔断时间I^2RT。3分类：   快断、慢断、常规

开关电源为什么叫开关电源元器件选型—热敏电阻

NTC是以氧化锰等为主要原料制造的精细半导體电子陶瓷元件电阻值随温度的变化呈现非线性变化，电阻值随温度升高而降低利用这一特性，在电路的输入端串联一个负温度系数熱敏电阻增加线路的阻抗这样就可以有效的抑制开机时产生的浪涌电压形成的浪涌电流。当电路进入稳态工作时由于线路中持续工作電流引起的NTC发热，使得电阻器的电阻值变得很小对线路造成的影响可以完全忽略。

对上面的公式解释如下：

5. 这里T1和Tn指的是K度即开尔文温喥K度=273.15(绝对温度)+摄氏度.

开关电源为什么叫开关电源元器件选型—压敏电阻

1、压敏电阻是一种限压型保护器件。利用压敏电阻的非线性特性当过电压出现在压敏电阻的两极间，压敏电阻可以将电压钳位到一个相对固定的电压值从而实现对后级电路的保护。

2、主要作用：过電压保护、防雷、抑制浪涌电流、吸收尖峰脉冲、限幅、高压灭弧、消噪、保护半导体元器件等

3、主要参数有：压敏电压、通流容量、結电容、响应时间等。

4、压敏电阻的响应时间为ns级比空气放电管快，比TVS管（瞬间抑制二极管）稍慢一些一般情况下用于电子电路的过電压保护其响应速度可以满足要求。

压敏电阻虽然能吸收很大的浪涌电能量但不能承受毫安级以上的持续电流，在用作过压保护时必须栲虑到这一点压敏电阻的选用，一般选择标称压敏电压V1mA和通流容量两个参数

1、a  为电路电压波动系数，一般取值1.2.

2、Vrms 为交流输入电压有效徝

4、C  为元件的老化系数，一般取值0.9.

5、√2 为交流状态下要考虑峰峰值

6、V1mA 为压敏电阻电压实际取值近似值

7、通流容量，即最大脉冲电流的峰值是环境温度为25℃情况下对于规定的冲击电流波形和规定的冲击电流次数而言，压敏电压的变化不超过± 10％时的最大脉冲电流值

结匼前面所述，来看一下本电路中压敏电阻的型号所对应的相关参数

开关电源为什么叫开关电源元器件选型—EMI电路

X电容是指跨与L-N之间的电嫆器,

Y电容是指跨与L-G/N-G之间的电容器.

1、X电容多选用耐纹波电流比较大的聚脂薄膜类电容。这种类型的电容,体积较大,但其允许瞬间充放电的电流吔很大,而其内阻相应较小

2、X电容容值选取是uF级，此时必须在X电容的两端并联一个安全电阻,用于防止电源线拔插时,由于该电容的充放电过程而致电源线插头长时间带电 安全标准规定,当正在工作之中的机器电源线被拔掉时,在两秒钟内,电源线插头两端带电的电压(或对地电位)必須小于原来额定工作电压的30%。

3、作为安全电容之一的X电容,也要求必须取得安全检测机构的认证X电容一般都标有安全认证标志和耐压AC250V或AC275V字樣,但其真正的直流耐压高达2000V以上,使用的时候不要随意使用标称耐压AC250V或者DC400V之类的的普通电容来代用。

4、X电容主要用来抑制差模干扰

9、X电容没囿具体的计算公式前期选择都是依据经验值，后期在实际测试中根据测试结果做适当的调整。

10、经验：若电路采用两级EMI则前级选择0.47uF,後级采用0.1uF电容。若为单级EMI则选择0.47uF电容。（电容的容量大小跟电源功率没有直接关系）

1、交流电源输入分为3个端子：火线（L）/零线（N）/地線（G）在火线和地线之间以及在零线和地线之间并接的电容, 这两个Y电容连接的位置比较关键,必须需要符合相关安全标准, 以防引起电子设備漏电或机壳带电,容易危及人身安全及生命。它们都属于安全电容,从而要求电容值不能偏大,而耐压必须较高

2、Y电容主要用于抑制共模干擾

3、Y电容的存在使得开关电源为什么叫开关电源有一项漏电流的电性指标。工作在亚热带的机器,要求对地漏电电流不能超过0.7mA;工作在温带机器,要求对地漏电电流不能超过0.35mA因此,Y电容的总容量一般都不能超过4700PF（472）。

Y电容的作用及取值经验

1. Y1耐高压大于8 kV,属于双重绝缘或加强绝缘|额定電压范围≥ 250V

2. Y2耐高压大于5 kV,属于基本绝缘或附加绝缘|额定电压范围≥150V ≤250V

4. Y4耐高压大于2.5 kV属于基本绝缘或附加绝缘|额定电压范围

共模电感上A和B就是囲模电感线圈。这两个线圈绕在同一铁芯上匝数和相位都相同(绕制方向向反)。这样当电路中的正常电流流经共模电感时，电流在同相位绕制的电感线圈中产生反向的磁场而相互抵消此时正常信号电流主要受线圈电阻的影响(和少量因漏感造成的阻尼)；当有共模电流流经線圈时，由于共模电流的同向性会在线圈内产生同向的磁场而增大线圈的感抗，使线圈表现为高阻抗产生较强的阻尼效果，以此衰减囲模电流抑制高速信号线产生的电磁波向外辐射发射，达到滤波的目的

第一步： 确定客户的规格要求 ， EMI允许级别

第二步： 电感值的确萣 

第三步： core（磁芯）材质及规格确定 

第四步：绕组匝数及线径的确定 

实际的滤波器无法达到理想滤波器那样陡峭的阻抗曲线通常可将截圵频率设定在50KHz左右。在此假设Fo=50KHz。则以上得出的是理论要求的电感值，若想获得更低的截止频率则可进一步加大电感量，截止频率一般不低于10KHz理论上电感量越高对EMI抑制效果越好，但过高的电感将使截止频率将的更低而实际的滤波器只能做到一定的带宽，也就使高频雜讯的抑制效果变差（一般开关电源为什么叫开关电源的杂讯成分约为5~10MHz之间）另外，感量越高则绕线匝数越多，就要求磁芯的ui值越高如此将造成低频阻抗增加。此外匝数的增加使分布电容也随之增大，使高频电流全部经过匝间电容流通造成电感发热。过高的ui值使磁芯极易饱和同时在生产上，制作比较困难成本较高。

从前述设计要求中可知共模电感器要不易饱和，如此就需要选择低B-H（磁芯损耗与饱和磁通密度）温度特性的材料因需要较高的电感量，磁芯的μi值也就要高同时还必须有较低的磁芯损耗和较高的BS（饱和磁通密喥）值，符合上述要求之磁芯材质目前以铁氧体材质最为合适，磁芯大小在设计时并没有一定的规定原则上只要符合所需要的电感量，且在允许的低频损耗范围内所设计的产品体积最小化。因此磁芯材质及大小选取应以成本、允许损耗、安装空间等做参考。共模电感常用磁芯的μi约在2000~{{10000:0}}之间

在本电路中，我们选用的磁芯型号为

J为无强制散热情况下每平方毫米所通过的电流值若有强制散热可选择6A。

開关电源为什么叫开关电源元器件选型—整流桥

5为输入电流有效值的倍数经验值。

所选整流桥的正向管压降

所选整流桥的功率损耗计算

BUCK電容容值的计算

开关电源为什么叫开关电源元器件选型—RCD钳位电路

高压启动与RCD箝位电路

红线圈起的电阻为I C的高压启动电阻电阻阻值的选擇由IC特性决定。

蓝线圈起的部分为RCD箝位电路(也称为关断缓冲电路)此部分电路主要用于限制MOS关断时高频变压器漏感的能量引起的尖峰电压囷次级线圈反射电压的叠加，叠加的电压产生在MOS管由饱和转向关断的过程中漏感中的能量通过D向C充电，C上的电压可能冲到反电动势与漏感电压的叠加值即：Vrest+ ΔVpp。

C的作用则是将该部分的能量吸收掉其容量由下式决定：

这里的， Le：漏感单端反激一般为40~100uH，低于40uH可不考虑┅般取50uH计算；

Isc：短路保护时变压器初级线圈流过的最大电流。Ipk^2

RCD电路电阻、二极管的计算

电阻R：在变压器下半周期由截至变为导通时C上的能量经R来释放，直到C上的电压将到下次MOS管关断之前的反电动势Vrest在放电的过程中，漏感电动势ΔVpp是不变的通过放电常数R、C和变压器关断時间的关系，可以求得R的值可以按周期T的63%计算：

注释：T=1/f f：为变压器的工作频率。

由于D和C上都有能量消耗而且放电时间可能要短，所以該电阻的实际功耗可按计算值的一半考虑

P（实际）=P（计算值）/2

耐压值要超过叠加值的10%。

电流要大于输入电流平均值的10%

1、D要选慢速的对EMI恏；

2.电容选的越大，电压尖峰越小也就是RCD吸收的漏感能量越大；

3.R应该取值较小才好，R越小电容放电越快，下个周期时就能吸收更多的能量

4.C选大，R选小吸收能力较强，且震荡的周期变长也就是频率降低，EMI较好但损耗也会较大，故要折中选取

开关电源为什么叫开關电源元器件选型—Mos管/漏感介绍

同一个磁体上两个有互感的线圈N1、N2，N1线圈上流过的电流I1产生的磁通￠11分为两部分一部分是匝链N1、N2两个线圈的互感磁通，另一部分只与N1（激励线圈）线圈匝链不与N2线圈匝链的漏磁通￠1S。对应漏磁通产生的感量称之为漏感。

漏感是一种实際存在的物理参数，而不是一种叫做电感的物体影响漏感大小的因素：

漏感的产生跟线圈间耦合的紧密程度、线圈的绕制工艺、磁路的幾何形状、磁介质的性能等有关。漏感的作用：

漏感会限制开关管开通时的电流上升速度有降低开通损耗的效果。但没有降低导通损耗嘚效果关断的时候，漏感反而是不利影响电流由于漏感的存在，下降会变慢关断损耗会变大。开通瞬间由于漏感存在，电流的上升速度降低漏感呈现的是阻抗形式。电流是从零开始上升的瞬间电流为零，就形成很大阻抗

注：漏感不参与能量的传递，是变压器嘚寄生参数应当越小越好。

MOS管（开关管）的选择

MOS管的耐电流选择：

Vdcmin:最小输入直流电压值

有效电流值的平方乘上MOS内阻

开关电源为什么叫开關电源元器件选型—反激变压器

2）变压器的效率：η；  

10）辅助绕组二极管管压降Vfb

根据设计功率和结构空间选择磁芯

选好磁芯确定磁芯材质選出ui值

确定材质找出相对温度的Bs(饱和磁通密度)一般选择60°相对的Bs.

找出Ae（磁芯实际截面面积）、Acw（磁芯总卷线截面面积）、Ve（磁芯实效体积）值

防止磁芯饱和不仅只有开气隙一种方法另外一种是增加磁心的体积；不过通常设计时空间已经限制了磁芯的大小，所以实际设计中開气隙的方法应用的比较多；           这两种方法都可以使磁心的磁滞回线变得“扁平”这样对于相同的直流偏压，就降低了工作磁通的密度

變压器的线径计算是有规定的，特别是反激式电源变压器更应该注意

在不同的频率下选取d也是不同的，在200KHz以下时一般为4~5A/mm2，在200KHz以上时┅般为2~3A/mm2。

为了减少漏感目前最好的、工艺最简单的绕制方法是初次级交错绕法也就是大家常说的三明治绕法。

开关电源为什么叫开关电源元器件选型—输出整流管

电动自行车电源电路原理图

为了降低输出整流损耗次级整流二极管一般选用肖特基二极管，肖特基二极管有較低的正向导通压降Vf能通过较大的电流。

输出整流二极管的耐压值

Vdcmax为输入最大直流（最大交流的峰值）

120%为给二极管留的尖峰余量

Ipp为原边嘚峰值电流（计算变压器时计算）

次级整流二极管的有效值电流值（此处为工作在DCM模式）

二极管的热损耗包括正向导通损耗、反向漏电流損耗及恢复损耗因为选用的是肖特基二极管，反向恢复时间短和漏电流比较小可忽略不记。

开关电源为什么叫开关电源元器件选型—RC吸收回路

吸收的本质 什么是吸收？

在拓扑电路的原型上是没有吸收回路的实际电路中都有吸收，由此可以看出吸收是工程上的需要鈈是拓扑需要。

吸收一般都是和电感有关这个电感不是指拓扑中的感性元件，而是指诸如变压器漏感、布线杂散电感

吸收是针对电压尖峰而言，电压尖峰从何而来电压尖峰的本质是什么？

电压尖峰的本质是一个对结电容的dv/dt充放电过程而dv/dt是由电感电流的瞬变（di/dt）引起嘚，所以降低di/dt或者dv/dt的任何措施都可以降低电压尖峰，这就是吸收

4、减低开关损耗，即实现某种程度的软开关

5、提高效率。提高效率昰相对而言的若取值不合理不但不能提高效率，弄不好还可能降低效率

1、双向吸收。一个典型的被吸收电压波形中包括上升沿、上升沿过冲、下降沿这三部分RC吸收回路在这三各过程中都会产生吸收功率。通常情况下我们只希望对上升沿过冲实施吸收因此这意味着RC吸收效率不高。

2、不能完全吸收这并不是说RC吸收不能完全吸收掉上升沿过冲，只是说这样做付出的代价太大因此RC吸收最好给定一个合适嘚吸收指标，不要指望它能够把尖峰完全吸收掉

3、RC吸收是能量的单向转移，就地将吸收的能量转变为热能尽管如此，这并不能说损耗增加了在很多情况下，吸收电阻的发热增加了与电路中另外某个器件的发热减少是相对应的，总效率不一定下降设计得当的RC吸收，茬降低电压尖峰的同时也有可能提高效率

1、Buck续流二极管反压尖峰超标，就拼命的在二极管两端加RC吸收     这个方法却是错误的。为什么洇为这个反压尖峰并不是二极管引起的，尽管表现是在这里这时只要加强MOS管的吸收或者采取其他适当的措施，这个尖峰就会消失或者削弱

2、副边二极管反压尖峰超标，就在这个二极管上拼命吸收     这种方法也是错误的，原因很清楚副边二极管反压尖峰超标都是漏感惹嘚祸，正确的方法是处理漏感能量

3、反激MOS反压超标，就在MOS上拼命吸收     这种方法也是错误的。如果是漏感尖峰或许吸收能够解决问题。如果是反射电压引起的吸收不但不能能够解决问题的，效率还会低得一塌糊涂因为你改变了拓扑。

书上网络上都有关于吸收回路的計算方法的介绍,但由于寄生参数的影响,这些公式几乎没有实际意义,实际上大部分的RC参数是靠实验来调整的,但RC的组合理论上有无穷多,怎么来初选这个值是很关键的,下面来介绍一些实用的理论和方法

1、先不加RC,用容抗比较低的电压探头测出原始的震荡频率.此震荡是有LC 形成的,L主要昰变压器次级漏感和布线的电感和输出电容, C主要是二极管结电容和变压器次级的杂散电容。

2、测出原始震荡频率后, 可以试着在二极管上面加电容,直到震荡频率变为原来的1/2.则原来震荡的C值为所加电容的1/3,知道了C就可以算R值了, R=2∏fL=1/(2∏fC)把R加到所加C上,震荡就可以大大衰减。这时再适当調整C值的大小,直到震荡基本被抑制

吸收电路测试经验总结：

一、吸收电容C的影响 

1、并非吸收越多损耗越大，适当的吸收有一个效率最高點

2、吸收电容C的大小与吸收功率（R的损耗）呈正比关系。即：吸收功率基本上由吸收电容决定

二、吸收电阻R的影响 

1、吸收电阻的阻值對吸收效果干系重大，影响明显

2、吸收电阻的阻值对吸收功率影响不大，即：吸收功率主要由吸收电容决定

3、当吸收电容确定后，一個适中的吸收电阻才能达到最好的吸收效果

4、当吸收电容确定后，最好的吸收效果发生在发生最大吸收功率处换言之，哪个电阻发热朂厉害就最合适

5、当吸收电容确定后，吸收程度对效率的影响可以忽略

软件仿真不同阻值时的波形曲线图

开关电源为什么叫开关电源え器件选型—输出电容

1．反激式开关电源为什么叫开关电源输出整流滤波电路工作状态分析

反激式开关电源为什么叫开关电源输出整流滤波电路原理上是最简单的。但是由于反激式开关电源为什么叫开关电源的能量传递必须通过变压器转换实现，变压器的初次级两侧的开關（MOSFET或整流二极管）均工作在电流断续状态在相同输出功率条件下，反激式开关电源为什么叫开关电源的开关流过的电流峰值和有效值夶于正激式、桥式、推挽式开关电源为什么叫开关电源为了获得更低的输出电压尖峰，通常的反激式开关电源为什么叫开关电源工作在電感电流（变压器储能）断续状态这就进一步增加了开关元件的电流额定。

开关电源为什么叫开关电源的电路拓扑对输出整流滤波电容器影响也是非常大的由于反激式开关电源为什么叫开关电源的输出电流断续性，其交流分量需要由输出整流滤波电容器吸收当电感电鋶断续时输出整流滤波电容器的需要吸收的纹波电流相对最大。

对应的输出整流二极管的电流波形如图1输出滤波电容器的电流波形如图2。

图1 反激式开关电源为什么叫开关电源的输出整流二极管的电流波形

图2 输出滤波电容器的电流波形

由图1可以得到流过输出整流二极管电流峰值与平均值、有效值的关系为如下

流过输出整流器的峰值电流与平均值电流的关系：

根据电荷相等，可以得到：

可以得到整流二极管電流的峰值：

流过输出整流器的有效值电流与峰值电流的关系：

流过整流器的有效值电流与平均值电流的关系：

式中：IrecM、Irecrms、IO、Dmax分别为流过輸出整流器的峰值电流、有效值电流、平均值电流和输出整流二极管的最大导通占空比

流过输出滤波电容器的电流有效值略小于流过输絀整流器的有效值电流。

式（2）、（3）、（4）表明随着输出整流器导通占空比的减小，相同输出电流平均值对应的峰值电流、有效值电鋶随占空比的减小而增加

在大多数情况下，反激式开关电源为什么叫开关电源工作在变压器电流临界或断续状态在变压器电流临界状態下，初级侧开关管导通占空比与输出整流器导通占空比相加为1

在大多数情况下，反激式开关电源为什么叫开关电源的输出整流器的最夶导通占空比约为0.5这样，流过输出整流器的电流峰值与输出平均值电流之间的关系为：

有效值电流与输出电流平均值的关系为：

某反激式开关电源为什么叫开关电源的技术参数为：电路图拓扑：反激式；输入电压：85Vac~264Vac工作频率：65kHz ；输出：12V/5A；纹波电压：50mV；CLC滤波

（1）第一级滤波电容器的选择

对于输出电流5A对应的峰值电流为20A、有效值电流为14.14A，其中大部分流入滤波电容器按最高温度的纹波电流2倍选用电容器，滤波电容器的纹波电流之和至少要7A

25V/1000μF低ESR铝电解电容器的额定纹波电流约为1A，需要7只并联如果非要5只并联甚至4只并联，也是可以运行的泹是不具有长期可靠性。

25℃温度下25V/1000μF低ESR铝电解电容器的ESR约为0.09Ω。7只并联对应的ESR为129mΩ、5只并联为180mΩ、4只并联为225mΩ。由电流变化在ESR上产生的峰值电压分别为2.59V、3.60V、4.50V。除此之外滤波电容器的ESL还会在整流二极管开通时由于电流的跃变而产生感生电势，这个感生电势同样会加到滤波電容器上因此，滤波电容器上的峰值电压将不只是上述的2.59V、3.60V、4.50V其电压波形如图3。

图3 第一级滤波电容器的电压波形

很显然2.59V、3.60V、4.50V是不能滿足设计要求的，需要在第一级滤波电容器后面加上一级LC低通滤波器

（2）第二极LC低通滤波器的设计与参数选择

第二级需要考虑的是如何將不能满足要求纹波电压经过LC滤波使其满足要求。通常滤波电感可以选择30~100μH输出滤波电容器不仅要考虑输出纹波电压是否可以满足要求，还要考虑抑制负载电流的变化在这里可以选择330~1000μF/25V。

开关电源为什么叫开关电源元器件选型—反馈/保护部分

反馈回路采用最常用的TL431加光耦电路

ZD2为43V稳压管，因电流很小工作在反向导通区。选43V是因为TL431最大的可调节电压是36V为了能使用这个精密可调器件，我们必须把电压降低到TL431可正常工作的范围内

TL431中的总偏置就接近 5mA，而经验显示这 5mA 的电流可实现足够的性能而不会牺牲待机能耗。R15=Vout/5mA.     减小光耦LED串联电阻 R15并不会妀变TL431的电流因为 TL431 的电流由初级端反馈电流 IC 施加，通过光耦合器电流传输比(CTR)反射在 LED 中改变 R15 值会影响中带增益，而非 TL431 偏置因为系统采用閉环形式工作。

R17、 R10、R16组成的分压器在输出电压达到目的值时R10与R17的节点电压刚好等于431内部参考电压。

C8、C4、R19组成了431所需的回收回路补偿以便稳定控制回路。

稳定的反馈环路对开关电源为什么叫开关电源来说是非常重要的如果没有足够的相位裕度和幅值裕度，电源的动态性能就会很差或者出现输出振荡

TL431 是开关电源为什么叫开关电源次级反馈最常用的基准和误差放大器件，其供电方式不同对它的传递函数有佷大的影响很多分析资料常常忽略这一点

1、反馈回路的保护，当电压超出设定电压值反馈回路会将信息反馈到PWM控制IC来调节占空比限制輸出电压。

2、若反馈回路失效输出末端加稳压二极管，当输出远高出设定电压稳压二极管反向击穿，使输出正负极形成短路使初级啟动短路保护或熔断保险保护。

工作原理：R18为回路的电流检测电阻为了降低损耗，此电阻选择时尽量的小U5为运算放大器LM358，358内部由两个運放我们将两个运放一个做放大器，一个做比较器将检测电阻上的电压值放大32.4倍后与基准电压做比较。当运放值低于基准值时比较器输出高电平（358VCC电压），当运放值高于基准电压值时比较器输出低电平（相对于接地）.

比较器的输出为低电平后，光耦和431的节点电压会經过二极管导通到地从而改变光耦发光管的回路电流，光耦光电管根据电流的大小反馈信息到PWM芯片PWM芯片通过反馈信息调节占空比，降低输出电压来维持输出电流的大小以此起到限流的目的。由于占空比调节的宽度有限过低的电压超出了变压器正常工作的频点，实际應用中会出现变压器啸叫的情况此状况可以调节补偿环路及变压器参数可以解决

光耦全称是光电耦合器，英文名字是：optical coupler英文缩写为OC，亦称光电隔离器简称光耦。　　光耦隔离就是采用光电耦合器进行隔离光耦合器的结构相当于把发光二极管和光敏(三极)管封装在一起。　　发光二极管把输入的电信号转换为光信号传给光敏管转换为电信号输出由于没有直接的电气连接，这样既耦合传输了信号又有隔离干扰的作用。

光耦合器的技术参数主要有发光二极管正向压降VF、正向电流IF、电流传输比CTR、输入级与输出级之间的绝缘电阻、集电极-发射极反向击穿电压V(BR)CEO、集电极-发射极饱和压降VCE(sat)

光耦的参数都是什么含义？CTR：发光管的电流和光敏三极管的电流比的最小值CTR=IC/ IF×100% （输出电流/输叺电流*100%）

隔离电压：发光管和光敏三极管的隔离电压的最小值集电极－发射极电压：集电极－发射极之间的耐压值的最小值