6小时精通反激开关电源与变压器设计1

### 反激开关电源与变压器设计相关知识点 #### 第一讲：反激开关电源基本原理和电路拓扑 ##### 1. 小功率AC/DC高频开关电源拓扑 小功率AC/DC高频开关电源主要应用于低功率需求的场景，如手机充电器、小型电子产品供电等。这类电源的核心是反激式转换器(Flyback Converter)，它是一种单端变换器，通过一个开关管和一个变压器来实现能量的存储和释放。 **反激电源的工作原理**： - **开通阶段**：当开关管Q1被驱动导通时，初级线圈Np开始存储能量，即电源通过开关管向变压器初级线圈充电。 - **关断阶段**：当Q1被驱动关断时，存储在Np中的能量转移到次级线圈Ns，并通过次级整流二极管D1输出到负载。此过程实现了能量的转换和隔离。 **反激电源的特点**： - **结构简单**：只需要较少的元器件即可实现。 - **成本低廉**：适用于小功率应用场合。 - **宽输入电压范围**：可以适应不同的输入电压。 - **易于实现隔离**：通过变压器实现电气隔离，提高安全性。 ##### 2. 反激型AC/DC开关电源的基本工作原理 反激型AC/DC开关电源通过控制开关管的导通与关断，使能量在初级线圈中存储，然后在次级线圈中释放，从而实现电压转换。其工作模式分为两种：电流连续模式(CCM)和电流不连续模式(DCM)。在CCM模式下，初级线圈中的电流始终为连续；而在DCM模式下，电流会在某个时间点降为零。 **典型控制IC及其设计注意事项**： - **固定频率控制IC**：采用固定频率控制的IC能够提供稳定的开关频率，有利于简化设计和降低EMI问题。例如，Onsemi提供的控制IC能够在不同负载条件下保持恒定的开关频率。 - **准谐振控制IC**：准谐振控制技术可以在一定程度上减少开关损耗，提高效率。在轻载或空载情况下，这种控制方式可以实现零电压开关(ZVS)，进一步提高效率。Onsemi的准谐振控制IC通常会根据负载情况自动调整工作模式，在重载时采用固定频率控制，在轻载时切换为准谐振控制。 #### 第二讲：反激电源变压器的设计计算 变压器是反激电源的关键部件之一，其设计直接影响到电源的性能和可靠性。 **磁性材料选择**：常见的磁性材料包括铁氧体、硅钢片等。选择合适的磁性材料对于提高变压器效率和减小体积非常重要。 **设计计算方法**： - **CCM模式下的设计**：在CCM模式下，需要考虑初级线圈和次级线圈之间的耦合程度，以及如何优化电流波形，以减少损耗。 - **DCM模式下的设计**：DCM模式通常用于较轻的负载条件，设计时需要特别注意开关周期内的电流变化，以避免过大的峰值电流导致的损耗增加。 - **CRM模式下的设计**：CRM模式结合了CCM和DCM的优点，可以在不同的负载条件下实现高效运行。 **设计计算实例**：在实际设计过程中，工程师需要综合考虑各种因素，比如工作频率、输入电压范围、最大输出功率等，通过计算确定变压器的具体参数，如线圈匝数、磁芯尺寸等。 #### 第三讲：反激电源变压器设计软件应用说明 针对反激电源变压器的设计，市场上有许多专门的软件工具可以辅助完成设计工作。 **Flyback Transformer Wizard V1.0**： - **功能介绍**：该软件支持用户快速估算变压器参数，包括线圈匝数、磁芯尺寸等，同时还可以进行EMI预估和热分析。 - **使用方法**：用户只需输入几个关键参数，如输入电压范围、输出功率等，软件即可自动生成变压器设计方案。 **设计实例**：通过具体的设计案例，学习如何利用该软件完成变压器的设计，以及如何评估设计方案的优劣。 #### 第四讲：变压器绕线工艺及设计书的作成 变压器的绕线工艺对产品的性能有着直接的影响。 **绕线及安规**：正确的绕线顺序和方法可以有效降低漏感，提高效率。同时，还需要考虑到相关的安全标准，确保产品符合要求。 **设计文件的项目定义与作成**：设计文件应包含详细的参数、图纸、绕线工艺说明等内容，以便于生产制造过程中准确无误地执行。 通过以上内容的学习，可以全面了解反激开关电源与变压器设计的相关知识点，有助于提升设计能力和解决实际问题的能力。