內(nèi)容比較多，一篇文章肯定是敘述不完的，每篇文章都有相應(yīng)的重點(diǎn)，本次設(shè)計(jì)會(huì)從項(xiàng)目出發(fā)，從理論計(jì)算一直到產(chǎn)品認(rèn)證的具體過程進(jìn)行講述，如有疑問歡迎大家在評(píng)論區(qū)留言！
一、技術(shù)要求
反激電源我想大家并不陌生，基本原理相信大家都已經(jīng)了解，今天所設(shè)計(jì)的反激開關(guān)電源與以往的反激電源具有不一樣的特性，常說的空載功耗都是在無負(fù)載條件下滿足能源之星、CEC&MEPS的要求，具體如下表。
但是由于目前競爭能力以及出口產(chǎn)品要求嚴(yán)格，很多產(chǎn)品需要將其待機(jī)功耗做到0.1W以內(nèi)，給工程師提出了更高的要求。還有過功率需求，一般而言2倍過功率僅需持續(xù)ms級(jí)別，但本文所設(shè)計(jì)的反激變換器2倍過功率可以持續(xù)8分鐘左右，設(shè)計(jì)難度會(huì)相對(duì)而言較高。具體設(shè)計(jì)參數(shù)如下：
1.輸入電壓：90~120/220~264Vac，頻率：50/60Hz；
2.雷擊浪涌：±1kv、60A冷起@230Vac；
3.漏電流：<0.75mA@230Vac；
4.效率（四點(diǎn)平均）>87%；
5.待機(jī)功耗：<0.1W；
6.輸出電壓：33V；
7.輸出電流：4A（額定150W）8A（過功率300W）持續(xù)8分鐘停12分鐘；
8.R&N：330mVp-p;
9.保護(hù)：過流/短路/過壓/過溫；
10.工作溫度以及濕度：-20~40°C/20~90RH，無凝露；
11.儲(chǔ)存溫度以及濕度：-20~40°C/10~95RH，無凝露；
12.安規(guī)：62368/GB4943.1等（海拔5000米以下）；
13.耐壓以及絕緣：輸入對(duì)輸出3.6KV/輸入對(duì)地2KV/輸出對(duì)地1.5KV；
14EMC：EN55032 ClassB/GB/T9254/EN61000-4-2,3,4,5,6,8,11/FCC Part15;
15尺寸：80*110*30（mm）；
16價(jià)格：含稅50RMB以內(nèi)
二、控制類型
原邊控制反激系列采用變壓器繞組的方式來采樣電壓，所以無需光耦合器和副邊電壓采樣電路，可極大減少元器件的使用數(shù)量，縮小方案尺寸。但也正因?yàn)椴捎米儔浩黢詈戏绞?，所以其調(diào)整率的精度會(huì)遜于副邊控制，而且副邊二極管的壓差也會(huì)導(dǎo)致輸出電壓與采樣電壓不吻合。同時(shí)，原邊控制的動(dòng)態(tài)性能也不如副邊控制。通常情況下，低功率（<10W）且精度要求不高的應(yīng)用可優(yōu)先選擇原邊控制，而大功率應(yīng)用推薦使用副邊控制。
本次項(xiàng)目所選用控制類型為副邊控制反激變換器。
三、反激模式選擇
反激變換器一般會(huì)有三種工作模式：DCM、BCM、CCM，每種模式都有各自的優(yōu)勢，一般大部分反激在滿載時(shí)都是CCM，小功率反激變換器也基本用DCM。
1、CCM效率高于DCM，導(dǎo)通和關(guān)斷損耗比DCM小，變壓器在相同的峰值磁通下，CCM的損耗低于DCM。
2、DCM沒有反向恢復(fù)問題，但是反激輸出如果可以用肖特基，則CCM也可以。
3、在相同輸入電壓、功率、相同磁芯、相同占空比的情況下，DCM下的峰值電流大于CCM，所以di/dt也大于CCM。
4、在相同輸入電壓、功率、相同磁芯、相同占空比的情況下，DCM的磁通密度變化量大于CCM，則磁損也大于CCM。
5、反饋回路DCM好調(diào)些，由于電流始終會(huì)歸零，沒有右半平面零點(diǎn)的問題。
我們?cè)诹私饽Ｊ降臅r(shí)候一定要清楚我們的項(xiàng)目指標(biāo)，2倍過功率持續(xù)8分鐘，在此條件下模式選擇決定了樣機(jī)是否能抗住這8分鐘，我們都知道在低壓滿載條件下如果設(shè)計(jì)到CCM模式那么原邊電流會(huì)很大導(dǎo)致MOS、變壓器溫升較高，可能不能滿足安規(guī)需求；如果設(shè)計(jì)DCM模式，那么高壓輸入條件下峰值電流會(huì)很高，導(dǎo)致過流點(diǎn)很高，在設(shè)計(jì)模式時(shí)我們需要根據(jù)實(shí)際情況來考慮。
四、參數(shù)計(jì)算
設(shè)計(jì)步驟如下：
反激變換器有兩種運(yùn)行模式：電感電流連續(xù)模式（CCM）和電感電流斷續(xù)模式（DCM）。 兩種模式各有優(yōu)缺點(diǎn)，相對(duì)而言，DCM 模式具有更好的開關(guān)特性，次級(jí)整流二極管零電流 關(guān)斷，因此不存在 CCM 模式的二極管反向恢復(fù)的問題。此外，同功率等級(jí)下，由于 DCM 模式的變壓器比 CCM 模式存儲(chǔ)的能量少，故 DCM 模式的變壓器尺寸更小。但是，相比較 CCM 模式而言，DCM 模式使得初級(jí)電流的 RMS 增大，這將會(huì)增大 MOS 管的導(dǎo)通損耗， 同時(shí)會(huì)增加次級(jí)輸出電容的電流應(yīng)力。因此，CCM 模式常被推薦使用在低壓大電流輸出的 場合，DCM 模式常被推薦使用在高壓 小電流輸出的場合。
對(duì) CCM 模式反激變換器而言，輸入到輸出的電壓增益僅僅由占空比決定。而 DCM 模 式反激變換器，輸入到輸出的電壓增益是由占空比和負(fù)載條件同時(shí)決定的，這使得 DCM 模 式的電路設(shè)計(jì)變得更復(fù)雜。但是，如果我們?cè)?DCM 模式與 CCM 模式的臨界處（BCM 模式）、 輸入電壓最低（Vinmin_DC）、滿載條件下，設(shè)計(jì) DCM 模式反激變換器，就可以使問題變得簡 單化。于是，無論反激變換器工作于 CCM 模式，還是 DCM 模式，我們都可以按照 CCM 模式進(jìn)行設(shè)計(jì)。
對(duì)于 CCM 模式反激，當(dāng)輸入電壓變化時(shí)，變換器可能會(huì)從 CCM 模式過渡到 DCM 模 式，對(duì)于兩種模式，均在最惡劣條件下（最低輸入電壓、滿載）設(shè)計(jì)變壓器的初級(jí)電感 Lm。 對(duì)于 DCM 模式變換器，設(shè)計(jì)時(shí) KRF=1。對(duì)于 CCM 模式變換器，KRF<1，此時(shí)，KRF的 取值會(huì)影響到初級(jí)電流的均方根值（RMS），KRF 越小，RMS 越小，MOS 管的損耗就會(huì)越 小，然而過小的 KRF會(huì)增大變壓器的體積，設(shè)計(jì)時(shí)需要反復(fù)衡量。一般而言，設(shè)計(jì) CCM 模 式的反激變換器，寬壓輸入時(shí)（90～265VAC），KRF取 0.25～0.5；窄壓輸入時(shí)（176～265VAC）， KRF取 0.4～0.8 即可。
開關(guān)電源設(shè)計(jì)中，鐵氧體磁芯是應(yīng)用最廣泛的一種磁芯，可被加工成多種形狀，以滿足 不同的應(yīng)用需求，如多路輸出、物理高度、優(yōu)化成本等。
實(shí)際設(shè)計(jì)中，由于充滿太多的變數(shù)，磁芯的選擇并沒有非常嚴(yán)格的限制，可選擇的余地 很大。其中一種選型方式是，我們可以參看磁芯供應(yīng)商給出的選型手冊(cè)進(jìn)行選型。
通常，當(dāng)繞組線圈的比較長時(shí)（>1m）,線圈電流密度取 5A/mm2；當(dāng)繞組線圈長度較短時(shí)，線圈電流密度取 6～10A/mm2。當(dāng)流過線圈的電流比較大 時(shí)，可以采用多組細(xì)線并繞的方式，以減小集膚效應(yīng)的影響。
反激變換器在 MOS 關(guān)斷的瞬間，由變壓器漏感 LLK與 MOS 管的輸出電 容造成的諧振尖峰加在 MOS 管的漏極，如果不加以限制，MOS 管的壽命將會(huì)大打折扣。 因此需要采取措施，把這個(gè)尖峰吸收掉。
反激變換器設(shè)計(jì)中，常用下圖所示的電路作為反激變換器的鉗位吸收電路（RCD 鉗位吸收）。
RClamp 由下式?jīng)Q定，其中 Vclamp 一般比反射電壓 Vor 高出 50～100V，LLK 為變壓器初級(jí) 漏感，以實(shí)測為準(zhǔn)。
五、環(huán)路分析
開關(guān)電源系統(tǒng)是典型的閉環(huán)控制系統(tǒng)，設(shè)計(jì)時(shí)，補(bǔ)償電路的調(diào)試占據(jù)了相當(dāng)大的工作量。 目前流行于市面上的反激控制器，絕大多數(shù)采用峰值電流控制控制模式。峰值電流模式反激 的功率級(jí)小信號(hào)可以簡化為一階系統(tǒng)，所以它的補(bǔ)償電路容易設(shè)計(jì)。通常，使用 Dean Venable 提出的 Type II 補(bǔ)償電路就足夠了。
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