單端反激式開關電源研究與設計

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假設次級電壓為20V，100W輸出功率時次級平均電流為5A。次級導通時間為10μs，一個周期為20μs，那么這10μs里次級平均電流為10A，峰值電流為20A。不考慮二極管壓降和能耗，峰值電流紋波達到了20A之大，這也說明不連續(xù)模式為何限制于小功率應用場合。然而，如果輸出電壓更大，例如1000V的話，峰值電流則達到400mA。

次級電感可以像初級一樣計算，di=20V，dt=10μs，di/dt=2A/us，Vs=20V，那么次級電感為10μH。由于初級為160μH、40匝，電感比為N的平方，因此次級10匝正好為10μH。次級匝數(shù)越小，電流降到零所需時間就越少，越容易進入不連續(xù)模式，同時也增加了次級的峰值電流。

為了使輸出電壓穩(wěn)定，對選擇的一路輸出閉環(huán)控制環(huán)路，調(diào)整占空比使輸出電壓在輸入電壓擾動和減載時保持穩(wěn)定。增加負載超出100W時將使電路進入連續(xù)模式。這種情況時變壓器和控制環(huán)的設計都變得更復雜，因為它引入了右半平面零點和直流成分。如果控制環(huán)失效，輸出電壓將失控而升得很高，因此，需要加入過壓保護的預防措施。

為了使設計最優(yōu)化，應當在滿載時計算磁芯損耗和銅損。它們應當接近，如果需要的話，可以調(diào)整選擇的磁密和匝數(shù)來獲得這種平衡。

最后進行變壓器線圈的繞制。初級應當占據(jù)小于50%區(qū)域，剩余的空間留給次級?？梢詭坠杉毦€并繞以減小集膚效應。

當開關管關斷時，初級電流必須與次級交換。漏感將阻止這種交換，并造成大的尖峰電壓，因此需要增加吸收裝置，圖中R3、C4和D2組成RCD吸收回路，另外隔行繞制初級和次級線圈可以減少漏感問題。

4 結(jié)語

本文分析了反激變換器的兩種工作模式。從電路具體工作原理入手、針對實例分析了不同于正激電路的設計方法，即從變壓器電感特性出發(fā)。雖然無論仿正激電路設計方法、變壓器電感特性設計方法、還是等量守恒法都可以計算出電路參數(shù)，但依據(jù)變壓器電感特性進行設計無疑是對反激變換器的最本質(zhì)理解。

參考文獻：

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[3] 王志強.開關電源設計[M].北京：電子工業(yè)出版社，2005.■

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