### 单端反激式开关电源设计步骤详解 反激式开关电源因其结构简单、成本低廉及适用范围广泛等特点，在小功率电源系统中被广泛应用。本文将基于给定的文件内容，详细介绍单端反激式开关电源的设计步骤，并对每个步骤进行深入解析。 #### 一、电源输出功率 首先需确定电源的输出功率 \( P_O \)，这一步骤至关重要，因为输出功率直接影响到后续设计中的元件选择。公式如下： \[ P_O = \sum_{i} (V_{OUT_i} \times I_{OUT_i} + V_{D_i}) \] 其中，\( V_{D_i} \) 为第 i 路输出整流二极管的正向导通压降。通常情况下，可以选择肖特基二极管或超快恢复二极管。如果采用肖特基二极管，则 \( V_{D_i} \) 大约为 0.4V；如果是超快恢复二极管，则 \( V_{D_i} \) 大约为 0.6V。 #### 二、输入端电容 输入端电容 \( C_{in} \) 的选择也非常重要，它直接影响到电源的稳定性。一般来说，其最小值应满足以下条件： \[ C_{in} \geq (2 \sim 3) \times \frac{P_O}{f_L} \] 这里，\( f_L \) 是交流输入电压的频率。 #### 三、输入最小直流电压 接下来需要确定输入的最小直流电压 \( U_{dcmin} \)，该值可以通过以下公式计算得出： \[ U_{dcmin} = \sqrt{2} \times U_{acmin} - \frac{2 \times P_O \times t_C}{f_L \times C_{in} \times \eta} \] 其中，\( t_C \) 为整流桥导通时间，通常取值为 3.2ms；\( \eta \) 表示电源效率。 #### 四、输入最大直流电压 输入的最大直流电压 \( U_{dcmax} \) 直接由交流输入最大电压 \( U_{acmax} \) 确定： \[ U_{dcmax} = \sqrt{2} \times U_{acmax} \] #### 五、最大占空比 在选择PWM控制芯片时，为了确保系统的稳定性，最大占空比 \( D_{max} \) 通常不超过 0.5。 #### 六、反激电压 反激电压 \( U_{OR} \) 可以通过以下公式计算： \[ U_{OR} = U_{dcmin} + U_{ds} - D_{max} \times (U_{dcmin} + U_{ds}) \] 这里，\( U_{ds} \) 为开关管饱和导通压降，一般取值为 10V。 #### 七、开关管漏源最低耐压 开关管的漏源最低耐压 \( U_{mos-min} \) 可以通过以下经验公式估算： \[ U_{mos-min} = 1.4 \times U_{dcmax} + 1.5 \times U_{OR} \] #### 八、工作模式与电流纹波峰值比 根据实际应用需求，可以设定变换器的工作模式为电流连续模式(CCM)或电流断续模式(DCM)。不同的工作模式对应不同的电流纹波峰值比 \( K_{RP} \)： - CCM 模式：\( K_{RP} < 1 \) - DCM 模式：\( K_{RP} = 1 \) #### 九、确定开关频率 开关频率 \( f \) 的选择需要考虑所选芯片的支持能力和开关管的开关能力。通常，开关频率的选择会影响到效率和成本之间的权衡。 #### 十、选择磁芯 磁芯的选择对于整个电源的性能有着至关重要的影响。面积乘积法是一种常用的计算方法，可以根据不同的工作模式计算出面积乘积 \( A_p \)： - CCM 模式： \[ A_p \geq \frac{1.5}{1-D_{min}} \times \frac{P_O}{f \times B_{m} \times J_k \times \eta} \] - DCM 模式： \[ A_p \geq \frac{1.5}{D_{max}} \times \frac{P_O}{f \times B_{m} \times J_k \times \eta} \] 这里，\( D_{min} \) 为最小占空比；\( B_{m} \) 为最大磁通密度；\( J_k \) 为电流密度。 #### 十一、确定电流平均值 原边电流平均值 \( I_{avgp} \) 的计算公式如下： \[ I_{avgp} = \frac{P_O}{U_{dcmax} \times D_{max} \times \eta} \] #### 十二、确定原边峰值电流 原边峰值电流 \( I_{pkp} \) 的计算公式为： \[ I_{pkp} = I_{avgp} \times \left(2 + \frac{1}{K_{RP}}\right) \] #### 十三、确定开关管能承受最小电流 开关管能承受的最小电流 \( I_{mos-min} \) 计算公式为： \[ I_{mos-min} = 1.5 \times I_{pkp} \] #### 十四、确定原边有效值电流 原边有效值电流 \( I_{rmsp} \) 的计算公式如下： \[ I_{rmsp} = I_{pkp} \times \sqrt{\left(\frac{1}{3} + \frac{1}{K_{RP}^2}\right)} \] #### 十五、确定初级电感量 初级电感量 \( L_p \) 的计算公式为： \[ L_p = \frac{U_{dcmax} \times D_{max}}{f \times I_{pkp} \times K_{RP}} \] #### 十六、确定最大磁通密度 最大磁通密度 \( B_m \) 一般取值范围为 0.2T~0.3T，以避免磁芯饱和。 #### 十七、原边匝数 原边匝数 \( N_p \) 的计算公式为： \[ N_p = \frac{1000 \times L_p}{I_{pkp} \times A_e \times B_m} \] 其中，\( A_e \) 为磁芯的有效截面积。 #### 十八、副边匝数 副边匝数 \( N_{si} \) 的计算公式为： \[ N_{si} = N_p \times \frac{V_{OUT_i} + V_{D_i}}{U_{OR}} \] #### 十九、偏置绕组匝数 偏置绕组匝数 \( N_B \) 的计算公式为： \[ N_B = N_p \times \frac{V_B}{U_{OR}} \] 这里，\( V_B \) 为偏置电压。 通过以上步骤，我们可以较为完整地完成单端反激式开关电源的设计。每一步都紧密关联，需要综合考虑电源的各项指标和实际应用需求来做出最佳选择。

【单端反激AC-DC-DC电源设计】是一种常见的电力电子转换技术，适用于小功率应用，例如在10W的范围内。这种电源设计涉及从交流(AC)输入转换为直流(DC)输出，然后再次转换为另一直流电压，以满足特定设备的需求。在本课程设计中，学生需设计一个输入为220V/50Hz三相交流，输出为20V直流，纹波系数小于5%，功率为10W的电源。 设计过程中包括以下几个关键步骤： 1. **主电路设计**：主电路是电源的核心，通常包括输入环节、功率变换电路和控制驱动保护电路。输入环节需要处理浪涌电流和瞬态电压，通常采用限流电阻、热敏电阻或压敏电阻等元件。功率变换电路常采用单端反激拓扑，通过变压器实现能量的隔离和调整。 2. **控制方案设计**：控制方案主要关注如何精确调节输出电压。常见的方法是脉宽调制（PWM），分为电压控制模式和峰值电流控制模式。电压控制模式简单易调试，但瞬态响应较慢，可采用电压前馈模式增强响应速度。峰值电流控制模式则适用于电流波动较大的情况。 3. **滤波参数设计**：滤波器的选择和设计至关重要，它们用于减少输出电压的纹波，确保输出稳定。这通常涉及电容和电感的选择，需要根据电源规格和性能要求进行计算。 4. **MATLAB/Simulink仿真**：利用仿真软件建立闭环系统模型，可以预估电源的工作性能，测试不同工况下的稳定性，为实际硬件搭建提供依据。 5. **仿真结果分析**：通过仿真，分析输出电压、电流、效率等参数，验证设计方案的可行性和优化潜力。 在单端反激电源中，变压器同时扮演着升压或降压的角色，其工作状态在开关器件导通和截止之间切换。当开关器件导通时，变压器储存能量；当开关器件截止，变压器释放能量至负载，实现电压转换。保护电路则确保电源在异常条件下不会受损，如过压、欠压、过流和过温保护。 设计此类电源不仅要求理论知识，还涉及到实践技能，包括电路设计、元器件选择和仿真工具的熟练运用。通过这个课程设计，学生能够深入理解电力电子设备的工作原理，并掌握实际电源设计的基本流程。

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本文简要介绍了Unitorde公司生产的电流型脉宽调制器UC3842，介绍了该芯片在单端反激式开关电源中的应用，对电源电路进行了具体分析。利用本文所述的方法设计的小功率开关电源已经应用在国电南瑞科技股份有限公司工业控制分公司自主研发的分散控制系统GKS-9000中，运行状况良好，各项指标均符合实际工程的要求。

本文设计的开关电源将作为智能仪表的电源，最大功率为10W。为了减少PCB的数量和智能仪表的体积，要求电源尺寸尽量小并能将电源部分与仪表主控部分做在同一个PCB上。

摘 要：介绍了一种采用多管并联和能量回馈技术的单端反激电路，该电路在低压供电的逆变电源中使用，具有电路简单、效率高、稳定可靠等特点。 　　0 引言 　　目前，由电池供电的逆变电源一般由两级组成，前级DC/DC电路将电池电压变换成直流约350V电压，后级DC/AC电路将直流350V电压变换为交流220V电压。在这类逆变电源中，前级DC/DC电路一般供电电压较低（12V、24V或48V），输入电流较大，功率管导通压降高，损耗大，所以电源效率很难提高。其电路形式有：单端反激、单端正激、双管正激、半桥和全桥等，对于中小功率（约0.5~1kW）而言，单端反激电路具有一定优势，如：电路简单、控制方便、

摘要：本文从DC/DC转换器、电流型PWM控制器UC3842开始，着重论述了一种小功率开关电源的基本电路结构及其工作原理。关键词：DC/DC变换器；电流型PWM控制器；开关电源引言---开关电源以其高效率、小体积等优点获得了广泛应用。传统的开关电源普遍采用电压型脉宽调制(PWM)技术，而近年电流型PWM技术得到了飞速发展。相比电压型PWM，电流型PWM具有更好的电压调整率和负载调整率，系统的稳定性和动态特性也得以明显改善，特别是其内在的限流能力和并联均流能力使控制电路变得简单可靠。---电流型PWM集成控制器已经产品化，极大推动了小功率开关电源的发展和应用，电流型PWM控制小功率电源已经取代电

近年来随着电源技术的飞速发展，开关稳压电源正朝着小型化、高频化、继承化的方向发展，高效率的开关电源已经得到越来越广泛的应用。单端反激式变换器以其电路简单、可以高效提供直流输出等许多优点，特别适合设计小功率的开关电源的优点获得了广泛应用。传统的开关电源普遍采用电压型脉宽调制（PWM）技术，而近年电流型PWM技术得到了飞速发展。相比电压型PWM,电流型PWM具有更好的电压调整率和负载调整率，系统的稳定性和动态特性也得以明显改善，特别是其内在的限流能力和并联均流能力使控制电路变得简单可靠。 　　UC3842是由Unitrode公司开发的新型控制器件，是国内应用比较广泛的一种电流控制型脉宽调制器。所谓

单端反激式开关电源的设计

小功率的单端反激式开关电源目前在加工制造和民用家居等领域，得到了较为广泛的应用。本文为大家分享一种20W的单端反激式开关电源设计方案，希望能够对各位新人工程师的设计工作带来一定的辅助作用。