多路单端反激式开关电源设计
加入技术交流群
3．3 钳位保护电路
当功率开关关断时，由于漏感的影响，高频变压器的初级绕组上会产生反射电压和尖峰电压，这些电压会直接施加在TOPSwitch芯片的漏极上，不加保护极容易使功率开关MOSFET烧坏。加入由R1、C2和VD1组成经典的RCD钳位保护电路，则可以有效地吸收尖峰冲击将漏极电压钳位在200 V左右，保护心芯片不受损坏。推荐钳位电阻R1取27 kΩ／2 W，VD1钳位阻断二极管快恢复二极管耐压800 V的FR106，钳位电容选取22 nF／600 V的CBB电容。
3．4 高频变压器
3．4．1 磁芯的选择
磁芯是制造高频变压器的重要组成，设计时合理、正确地选择磁芯材料、参数、结构，对变压器的使用性能和可靠性，将产生至关重要的影响。高频变压器磁芯只工作在磁滞回线的第一象限。在开关管导通时只储存能量，而在截止时向负载传递能量。因为开关频率为100kHz属于比较高的类型，所以选择材料时选择在此频率下效率较高的铁氧体，由：
估算磁芯有效截面积为0．71 cm2，根据计算出的Ae考虑到阈量，查阅磁芯手册，选取EE2825，其磁芯长度A=28 mm，有效截面积SJ=0．8 69 cm2，有效磁路长度L=5．77 cm，磁芯的等效电感AL=3．3μH／匝2，骨架宽度Bw=9．60 mm。
3．4．2 初级线圈的参数
(1)最大占空比。根据式(1)，代入数据：宽范围输入时，次级反射到初级的反射电压VoR取135 V，查阅TOP223Y数据手册知MOSFET导通时的漏极至源极的电压VDS=10 V，则：
(2)设置KRP。KRP=IR／IP，其中IR为初级纹波电流；IP为初级峰值电流；KRP用以表征开关电源的工作模式(连续、非连续)。连续模式时KRP小于1，非连续模式KRP大于1。对于KRP的选取，一般由最小值选起，即当电网入电压为100 VAC／115 VAC或者通用输入时，KRP=0．4；当电网输入电压为230 VAC时，取KRP=0．6。当选取的KRP较小时，可以选用小功率的功率开关，但高频变压器体积相对要大，反之，当选取的KRP较大时，高频变压器体积相对较小，但需要较大功率的功率开关。对于KRP的选取需要根据实际不断调整取最佳。
(3)初级线圈的电流
初级平均输入电流值(单位：A)：
可知，KRP选取合适。TOPSwitch器件的选择遵循的原则是选择功率容量足够的最小的型号。
(4)变压器初级电感
(5)气隙长度
Lg>0．051 mm，参数合适，μy为常数4π×10-7H／m。
3．4．3 初级次级绕组匝数
当电网电压为230 V和通用输入220 V时：每伏特取0．6匝，即KNS=0．6。由于输出侧采用较大功率的肖特基二极管用作输出整流二极管，因此VD取0．7 V，磁芯的最大工作磁通密度在BM在2 000～3 000 GS范围内。偏置二极管VDB的压降取0．7 V，偏置电压VB取12 V。
3．5 输出整流滤波电路
由整流二极管、滤波电容和平波电感组成。将次级绕组的高频方波电压转变成脉动的直流电压，再通过输出滤波电路滤除高频纹波，使输出端获得稳定的直流电压。肖特基二极管正向导通损耗小、反向恢复时间短，在降低反向恢复损耗以及消除输出电压中的纹波方面有明显的性能优势，所以选用肖特基二极管作为整流二极管，参数根据最大反向峰值电压VR选择，同时二极管的额定电流应该至少为最大输出电流的3～5倍。次级绕组的反向峰值电压VSM为：
则VR1=22 V，VR2=57．1 V，VD2，VD3，VD4均选择MBR1060CT，最大反向电压60 V，最大整流电流10 A。RC串联谐振可以消除尖峰脉冲，防止二极管击穿。
评论