单端反激式开关电源研究与设计

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假设次级电压为20V，100W输出功率时次级平均电流为5A。次级导通时间为10μs，一个周期为20μs，那么这10μs里次级平均电流为10A，峰值电流为20A。不考虑二极管压降和能耗，峰值电流纹波达到了20A之大，这也说明不连续模式为何限制于小功率应用场合。然而，如果输出电压更大，例如1000V的话，峰值电流则达到400mA。

次级电感可以像初级一样计算，di=20V，dt=10μs，di/dt=2A/us，Vs=20V，那么次级电感为10μH。由于初级为160μH、40匝，电感比为N的平方，因此次级10匝正好为10μH。次级匝数越小，电流降到零所需时间就越少，越容易进入不连续模式，同时也增加了次级的峰值电流。

为了使输出电压稳定，对选择的一路输出闭环控制环路，调整占空比使输出电压在输入电压扰动和减载时保持稳定。增加负载超出100W时将使电路进入连续模式。这种情况时变压器和控制环的设计都变得更复杂，因为它引入了右半平面零点和直流成分。如果控制环失效，输出电压将失控而升得很高，因此，需要加入过压保护的预防措施。

为了使设计最优化，应当在满载时计算磁芯损耗和铜损。它们应当接近，如果需要的话，可以调整选择的磁密和匝数来获得这种平衡。

最后进行变压器线圈的绕制。初级应当占据小于50%区域，剩余的空间留给次级。可以几股细线并绕以减小集肤效应。

当开关管关断时，初级电流必须与次级交换。漏感将阻止这种交换，并造成大的尖峰电压，因此需要增加吸收装置，图中R3、C4和D2组成RCD吸收回路，另外隔行绕制初级和次级线圈可以减少漏感问题。

4 结语

本文分析了反激变换器的两种工作模式。从电路具体工作原理入手、针对实例分析了不同于正激电路的设计方法，即从变压器电感特性出发。虽然无论仿正激电路设计方法、变压器电感特性设计方法、还是等量守恒法都可以计算出电路参数，但依据变压器电感特性进行设计无疑是对反激变换器的最本质理解。

参考文献：

[1] Kirby Creel,Expedite Transformer Calculations for Flybacks.Power Electronics Technology,2008,1

[2] 陈永真，孟丽囡.高效率开关电源设计与制作[M].北京：中国电力出版社，2008.

[3] 王志强.开关电源设计[M].北京：电子工业出版社，2005.■

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