反激式开关电源设计流程

开关电源分析

最近在忙软件问题，比较少关注账号，但是也发现好多小伙伴后台留言说有没有软件的计算表格，这里说一下，文章里应用的是设计软件，后期如果有需要，到时可以做成表格类型；这里就不多说了，等软件开发完成会第一时间上线，还有留言说有没有电源设计的具体流程步骤，可以进行模仿，那这里就梳理一下反激式开关电源设计的流程，如果有遗漏，还望留言完善，感恩！
      首先第一步确定我们电源设计的技术参数，这个不管是反激式、正激式还是其他类型的开关电源都是一样的，有了设计目标参数才能有目的性的进行选择设计，技术参数主要包括：输入电压范围（输入电压的最小值和最大值）；输入电网频率（这个一般采用的策略是输入高压就低频，输入低压就高频）；电源输出电压、电流、输出功率（反激式开关电源一般运用于200W以下功率的场合）；初步估算变压器的效率。
      第二步确定输出电容Cbulk；这个取值一般和输入功率进行挂钩，按照经验，通常对于宽输入电压（85~264V），我们取2~3uF/W；对于窄输入电压（189~264V）情况下，我们取1uF/W就可以了。
      第三步确定工作模式及最大占空比，我们知道反激式有电感电流连续模式和电感电流断续模式两种工作模式，在相同功率下，断续模式比连续模式储存的能量少，所以断续模式所需的变压器尺寸相对小，但是相对于连续模式，断续模式初级电流温升比较大，所以MOS导通损耗会比较大，因此连续模式一般被采用于输出低电压大电流的场合，断续模式一般被采用于输出高电压小电流的场合；对于占空比，我们应当在保证开关管有足够裕量的条件下，尽可能增大占空比，这样可以降低次级整流管的电压应力，同时要保证开关管的Vds最大值不超过开关管耐压的80%，依照以往设计经验，我们的最大占空比不超过45%。
      第四步确定变压器初级励磁电感，根据公式励磁电感Lm=(Vin（min)*Dmax)^2/(2*Pin*fsw*Krf)；公式中Vin我们一般采用最恶劣（输入最低电压，满载）条件下电压，fsw是变压器的工作频率，Krf是电流纹波系数；如果在断续模式下，我们取Krf=1，如果在连续模式下，我们Krf
      第五步选择磁芯和初级匝数，对于反激式开关电源，磁芯运用比较广泛是铁氧磁芯，当然这个没有严格限制，也可以选择其他材料，选定磁芯后，我们可以根据数据表查找对应的Ae值，确定△B，然后可以根据公式：Np=Lm*Ipp/（△B*Ae）
      第六步确定各路输出匝数，根据公式Ns=（Vo+Vf）*Np/Vor；我们可以计算出次级主输出绕组，计算出绕组后，再根据公式Ns2=（Vs2+Vs2f）*Ns/（Vo+Vf）；Nss=（Vss+Vssf）*Ns/（Vo+Vf）计算出次级其余输出匝数及变压器辅助绕组匝数。
      第七步确定绕组线径，根据公式D=2*根号（I/ρ*π）来确定绕组线径，公式中ρ是电流密度。
      第八步选择整流管，整流管要根据承受的最大反向电压值和电流值来确定参数，我们可以根据公式：Vd=V0+[Vin(max)*(Vo+Vf)]/V计算出最大反向电压值；根据IDrms=Idrms*根号[（1-Dmax）/Dmax]*（Vor*KL）/（Vo+Vf）计算出电流，然后根据二极管选用公式：最大耐压值VRRM>=1.3*Vd和If>=1.5*IDrms参数确定二极管。
      第九步选择输出滤波器，一般在反激式开关电源中，由于单个电容的内阻比较高，我们可以采用多个电容并联的方式进行连接，如果采用LC滤波器的方式进行滤波，那么依照之前的设计经验，我们的滤波电感最好不要超过4.7uH。
      第十步设计吸收电路，因为反激式开关电源在开关管关断的瞬间，变压器的漏感和开关管输出电压会进行叠加在开关管的漏极上，如果我们没有设计尖峰吸收电路，那么开关管在每次关断后都会有所损伤，会大大降低使用寿命，我们通常设计RCD尖峰吸收电路，如果输出功率比较低一般在30W以下的，我们可以采用慢恢复二极管，如果功率比较大，那么我们必须使用快恢复二极管。
      第十一步设计补偿电路，因为在电源中，由于电感的感应性和电容的容性会导致电流和电压会出现相位差，从而引起额外功率损耗，甚至会影响电源的正常工作，补偿电路设计就是为了解决这些问题，补偿电路工作原理就是利用控制电路来调整电流电压之间的相位差，通过补偿电路设计和调节，可以降低电源的损耗，从而提高电源系统的效率和稳定。