2019年反激式开关电源设计大全

反激式开关电源设计方法1.工作原理反激式开关电源是一种将线性变压器替换为变压器型电感器的开关电源。

它的工作原理是通过开关管周期性的打开和关闭，将直流电源的电能经过变压器转化为需要的输出电压。

当开关管打开时，电流从电源流入变压器进行储能；当开关管关闭时，储存在变压器中的电能会通过二次侧电容器得以释放，并输出到负载上。

2.主要组成部分(1)输入滤波电路：用来消除电源输入端的干扰信号，保证稳定的输入电压。

(2)整流电路：将交流输入电压转化为直流电压，常采用整流桥整流。

(3)激励电路：用来控制开关管的导通和关闭，以实现变压器的能量转移。

(4)变压器：用来完成电能的变换和隔离，将输入端的电能转换为所需的输出电能。

(5)输出电路：包括输出电容和输出滤波电路，用来滤除开关产生的高频脉冲，以得到稳定的输出电压。

3.设计要点在进行反激式开关电源设计时(1)确定输出电压和电流需求：根据实际应用需求，确定所需的输出电压和电流，并根据负载特性选择合适的功率等级。

(2)选择合适的开关管和变压器：根据负载需求和电路参数，选择合适的开关管和变压器，以保证输出电压和效率的要求。

(3)控制开关频率和占空比：根据负载要求和电路特性，选择合适的开关频率和占空比，以保证输出电压的稳定性和整体效果。

(4)进行热设计和保护措施：由于开关管会产生较高的温度，需要进行合理的热设计，同时添加保护电路，如过流保护、过温保护等，以保证电路的安全性和可靠性。

(5)进行EMC设计和测试：由于开关电源会产生较大的电磁干扰，需要进行EMC设计和测试，以满足相关的国际标准要求。

总结：反激式开关电源是一种常用的电源设计方案，其设计方法包括确定输出需求、选择合适的器件、控制开关频率和占空比、进行热设计和保护措施，以及进行EMC设计和测试。

通过合理的设计和选择，可以实现高效率、小型化的电源方案，满足各种电子设备的需求。

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。

反激式开关电源的设计思路开关电源的思路：要实现输出的稳定的电压，先获取输出端的电压，然后反馈给输出端调控输出功率(电压低则增大输出功率，反之则减小)，终达到一个动态平衡，稳定电压是一个不断反馈的结果。

一、整体概括
下图是一个反激式开关电源的原理图。

输入电压范围在AC100V~144V，输出DC12V的电压。

二、瞬变滤波电路解析
市电接入开关电源之后，首先进入瞬变滤波电路(Transient Filtering)，也就是我们常说的EMI电路。

下图描述的是本次举例说明的瞬变滤波电路的电路图。

各个器件说明：
F1-->保险管：当电流过大时，断开保险管，保护电路。

CNR1-->压敏电阻：抑制市电瞬变中的尖峰。

R31、R32-->普通贴片电阻：给这部分滤波放电，使用多个电阻的原因是分散各个电阻承受的功率。

C1-->X电容：对差模干扰起滤波作用。

T2-->共模电感：衰减共模电流。

R2-->热敏电阻：在电路的输入端串联一个负温度系数热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电流引起的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。

三、整流部分
各个器件说明：
BD1->整流桥
L1、EC1、EC2->π型LC滤波电路，主要起的就是滤波，使输出的电流更平滑。

四、开关电源主体部分
开关电源的主题部分如下图：五、输出端滤波电路
下图是输出端滤波电路：。

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。

反激式开关电源设计反激式开关电源（Flyback Switching Power Supply）是一种常见的开关电源拓扑结构，广泛应用于各种电子设备中。

它具有体积小、效率高、成本低以及输出功率可调等优点，是现代电子产品中常见的电源设计方案之一反激式开关电源的基本工作原理如下：输入电压通过输入滤波电容进行滤波处理后，经过输入电阻和整流二极管进入变压器的一侧，经过一定的变换比转化为高压脉冲，在一段时间内使得磁场存储能量。

然后，纳秒级的开关管被打开，导通磁漏感能量在负载中释放，给负载提供电能。

在变压器中，输出输出电压通过输出二极管、滤波电容等元件经过滤波处理后，提供给负载。

同时，负载电流的反馈信息通过反馈电路控制控制器，实现对输出电压的稳定调节。

1.输入电压范围：反激式开关电源应能适应不同输入电压，以保证电源的稳定输出。

2.输出电压范围：根据具体应用需求确定输出电压范围，可通过反馈电路和调节元件进行调节。

3.输出功率：根据负载的需求确定输出功率大小，确保负载能够正常工作。

4.效率：反激式开关电源的效率较高，设计时应尽量选择低损耗的元件和合适的电路结构，以提高整个系统的效率。

5.稳定性：设计时需要考虑输出电压的稳定性，可通过反馈控制和滤波电路等手段实现。

6.保护功能：考虑到电源在使用过程中可能遇到的过载、过压过流等问题，设计中应加入相应的保护电路，以保护电源和负载安全。

在具体的反激式开关电源设计过程中，需要按照以下步骤进行：1.根据负载的需求确定输入和输出电压，并计算所需的输出功率。

2.选取适合的开关管和变压器，根据输入和输出电压比计算变压器的变换比。

3.根据变换比确定合适的工作频率和占空比。

该步骤可通过电路仿真软件进行验证。

4.设计反馈控制回路，以控制输出电压的稳定性。

可选择基于电压模式或者电流模式进行控制。

5.根据设计参数选择合适的滤波电容和输出二极管等元件，以保证输出电压质量。

6.添加必要的保护电路，如过载保护、过压保护等，以保护电源和负载安全。

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 NpxAeLpxIp 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 FerriteCore 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，散热条件，工作环境温度等选择。

当变压器决定后，变压器的Bobbin 即可决定，依据Bobbin 的槽宽，可决定变压器的线径及线数，亦可计算出线径的电流密度，电流密度一般以6A/mm 2为参考，电流密度对变压器的设计而言，只能当做参考值，最终应以温升记录为准。

毕业设计说明书反激式开关电源的设计专业 电气工程及其自动化学生姓名 伊利优酸乳班级 XXXXXX学号 XXXXXX 指导教师 XXXXXX完成日期 2XXXXXXXXX反激式开关电源的设计摘要：各种电子设备中，有一个不可或缺的组成部分，那就是电源。

反激式开关电源的设计阐述了反激式开关电源的工作原理；通过方案的对比，选择出了用电流控制型PWM技术；最后详细介绍了利用TOPSwitch 器件设计开关电源的设计过程。

TOPSwitch器件是近代出现的芯片，它有很多功能，如对过流，过热进行保护，能自动重启等。

对TOPSwitch-GX 的工作原理进行了理解，对内部结构进行了分析，对以TOP244Y为控制核心的反激式开关电源进行了设计。

设计出的采用此芯片的反激式开关电源的外围电路很简单，所用元器件少，性能指标高，价格低，有较高的集成度，很有实用价值。

该芯片的开关频率为132kHZ。

设计电路的开关电源输出功率为25W时，可以实现12V/1.2A,5V/2A和30V/20mA三路直流电压输出。

另外，还设计了外围电路，并对此进行了分析。

高频变压器的设计是重点，对磁心，线圈匝数进行了选择。

用此开关电源不但可以使外围电路器件大大减少，成本降低，还能使可靠性大大提高，正常工作时，可以提供多路输出，能在家电、IT等领域被广泛应用。

关键词：开关电源；反激式变换器；TOPSwitch-GX；高频变压器The Design of Single-end Flyback Switching Power SupplyAbstract： There is an integral part of a variety of electronic devices, and that is power. Flyback switching power supply design elaborated flyback switching power supply works; contrast through the program, select a current-controlled PWM technology used; finally describes the use of TOPSwitch device design of switching power supply design process. TOPSwitch device is the modern appearance of the chip, it has many features, such as over current, over temperature protection, can automatically restart and so on. The working principle of TOPSwitch-GX are understood, the internal structure is analyzed, based on TOP244Y has been designed for the flyback switching power supply control center. The use of this chip design flyback switching power supply external circuit is very simple, the use of fewer components, high performance, low price, have a higher degree of integration, very practical value. Theswitching frequency of the chip 132kHZ. Design of circuit switching power supply output power of 25W, you can achieve 12V/1.2A, 5V/2A and 30V/20mA three-way DC voltage output. In addition, the design of the peripheral circuits, and this analyzed. High-frequency transformer design is the key, right core, coil turns is a selection. With this switching power supply can not only greatly reduce the peripheral circuit components, cost reduction, but also to greatly improve the reliability, normal working hours, you can provide multiple outputs in home appliances, IT and other fields are widely used.Key words: Switching power supply;Fly-back converter;TOPSwitch-GX;High frequency transformer目录1 概述 (1)1.1 课题来源及基本技术要求 (1)1.2 设计内容及设计思路 (1)1.3 预期成果及其意义 (2)2 反激式开关电源方案比较与选择 (2)2.1反激式开关电源介绍 (3)2.2 反激式开关电源的方案比较与选择 (3)3 基于TOP244Y芯片的单端反激式开关电源的设计 (7)3.1 TOPSwitch-GX芯片简介 (7)3.2 基本参数确定 (8)3.3 高频变压器设计 (9)3.4 输入整流滤波电路的设计 (13)3.5 钳位保护电路的设计 (14)3.6 输出整流滤波电路的设计 (15)3.7 反馈整流滤波电路设计 (17)3.8 反馈电路设计 (17)3.9 TOPSwitch-GX芯片的外围设计 (21)4 结束语 (20)参考文献 (21)致谢 (24)附录 (23)附录1 反激式开关电源原理图 (26)附录2反激式开关电源PCB图 (28)附录3 反激式开关电源主要元件清单 (29)反激式开关电源的设计1 概述1.1 课题来源及基本技术要求1.1.1课题来源如今，开关电源在生活中的应用极其广泛。

反激式开关电源的设计1.反激式开关电源的基本原理与拓扑结构2.反激式开关电源的设计步骤（1）选择合适的开关器件：根据设计需求确定开关器件的额定电流和电压。

应选择满足设计需求的高效开关器件，以确保电源的稳定性和可靠性。

（2）设计变压器：变压器是反激式开关电源中非常重要的组成部分，其设计影响着整个电源的性能。

变压器的设计应根据输入电压、输出电压及负载电流等确定变比。

（3）设计输入滤波器：输入滤波器主要用于去除输入电源的高频噪声和电磁干扰。

应根据设计要求选择合适的滤波器元件。

（4）选择输出滤波器：输出滤波器用于去除输出电压中的高频噪声和波动。

应选择满足设计要求的输出滤波器元件。

（5）选择控制器和反馈电路：反激式开关电源需要一个控制器来控制开关器件的开关频率和占空比。

应根据具体设计需求选择合适的控制器和反馈电路。

（6）设计保护电路：反激式开关电源应设计有相应的保护电路，以防止过流、过压和过温等情况的发生，保证电源的安全可靠运行。

（7）进行电路仿真和调试：应使用电子设计自动化工具进行电路仿真和调试，以验证电源设计的正确性和稳定性。

3.注意事项和常见问题（1）电源设计应考虑效率和性能的平衡，既要保持高效率，又要满足设计要求。

（2）电源设计时要合理布局电路板，降低电磁干扰和噪声。

（3）电源设计应注意选择合适的元件，在成本和性能之间进行权衡。

（4）在进行电路仿真和调试时，应注意保护器件和测试仪器的安全，避免电源短路和电流过大导致元器件损坏。

（5）设计完成后，应进行严格的测试和质量控制，确保电源的稳定性和可靠性。

总结：反激式开关电源是一种常见的开关电源拓扑结构，在设计中需要考虑元件选择、变压器设计、滤波器设计、控制器和反馈电路选择等多个因素。

合理的设计和调试能够确保电源的稳定性和可靠性，满足设备的电源需求。

反激式开关电源设计方法1.输入变压器设计：反激式开关电源的输入变压器主要用于实现能量的储存和传递。

其设计方法一般包括确定变压器的变比、计算绕线参数和计算磁芯截面积。

变比的选择要根据输入和输出电压的关系来确定，一般采用副边大于主边的变比。

绕线参数的计算要根据输入电压、输出功率和开关频率来确定。

磁芯截面积的计算要根据输入电压、输出功率和变频器频率来确定。

2.控制电路设计：反激式开关电源的控制电路主要用于实现开关管的开关和关断控制。

其设计方法一般包括选择适合的开关管和控制芯片、设计反馈电路和设计保护电路。

选择合适的开关管和控制芯片要考虑输入和输出电压、输出功率和开关频率等因素。

设计反馈电路主要是为了实现恒定的输出电压，一般采用反馈误差放大器和锁相环等。

设计保护电路主要是为了提高电源的可靠性和稳定性，一般包括过流保护、过压保护和过温保护等。

3.输出滤波电路设计：反激式开关电源的输出滤波电路主要用于滤除开关管开关过程中产生的高频脉冲噪声，保证输出电压的稳定性和纹波度。

其设计方法一般采用LC滤波器或电容滤波器。

LC滤波器具有较好的滤波效果，但体积较大，适用于功率较大的电源。

电容滤波器体积小，但滤波效果相对较差，适用于功率较小的电源。

4.保护电路设计：反激式开关电源的保护电路主要用于保护电源，防止出现过流、过压、过温等故障。

其设计方法一般包括选择合适的保护元件和设计合理的保护电路。

选择合适的保护元件要考虑其额定参数和动态特性，以满足电源的保护要求。

设计合理的保护电路要考虑多种故障情况，实现对电源的全方位保护。

以上是反激式开关电源设计的基本方法和步骤，设计师在实际设计过程中还需考虑电源的稳定性、可靠性、效率等因素，并根据具体的应用需求进行优化设计。

同时，还要注意电源设计中的安全性和可调度性，确保电源工作的稳定性和可靠性。

反激式开关电源设计(徐辉)概述：在反激拓扑中，开关导同时，变压器储存能量，负载电流由输出滤波电容提供；开关关断时，变压器存储的能量传送到负载和输出滤波电容，以补偿电容单独提供负载电流时消耗的能量。

应用范围：这种拓扑在输出功率为5~150W电源中应用非常广泛。

它最大的特点是不在次级接储能电感(但需加较小的滤波电感)，使成本降低，体积较小。

电源电路原理图：一、输入部分电路设计：电路原理图如下：◆输入部分主要由下列几部分组成：保险丝F1（3A/250V）、热敏电阻N1（5D-9）、压敏电阻ZN1（7D471K）、共模电感L1（22mH/2A）、整流二极管BD1~BD4（1N5399）和C6（47U/400V）组成。

◆输入整流器：在选择整流器是应注意下面一些重要参数：1）最大正向整流电流：它主要由输出功率决定，所以整流二极管的稳态电流容量至少应是计算值的2倍。

2）峰值反向截止电压：由于整流器处在高电压的环境中，它必须有较高的反向截止电压，一般应为600V以上。

3）能承受较高的浪涌电流能力：浪涌电流是由开关管导通时的峰值电流所产生的。

◆滤波电容的计算：1）正确的选择电容很重要，它影响输出端的低频纹波和输出电压保持时间这两个参数。

计算滤波电容的公式如下：C=I×t /ΔV （C：电容值（F）；I：负载电流（A）；t：电容提供电流的时间（s）；ΔV：允许的纹波电压（V）。

）备注：一般根据输出功率算：1W用1uF的电容2）电容的纹波电流对电源的寿命有很大影响，流经直流输入回路的平均电流Idc由下公式决定：Idc=Ids×Dmax；这里的，Ids：输入Np（MOS管）电流；Dmax：最大占空比。

3）这里也给出与上面公式不一样求C值的公式：按经验值：C=（400~600）×Idc（单位：uF）4）流经C的纹波电压Vcr：Vcr=（Idc×t）/C （t：为整流器的非导通时间，由二极管资料得到；）◆流经开关元件的有效电流值：Irms=Ids×√（Ton/T）（Ton为开关导通时间，T为整个周期。