浅析单端反激式开关电源研究与设计

浅析单端反激式开关电源研究与设计

张勇刘向立景凯凯

（许继电源有限公司461000）

摘要：电源是确保电气设备正常稳定运行的保障，也是电气设备工作中的重要组成部分，对开关电源的节能、高效和轻便进行研究具有必要性。随着科学技术的发展，促进了电子技术的发展，需要对电源模块化技术和功率器件的革新进行深入的研究，确保电源使用的经济性，减少电源使用造成的损耗，对增强电源开关的实用化效果具有重要作用。本文主要针对单端反激式开关电源的研究与设计进行深入研究。

关键词：单端反激式；开关电源；研究；设计

前言：电源在电能变换和功率传递中具有重要作用，电子设备要想实现正常运转，离不开电源设备，要想确保电源设备的正常使用，需要合理设计各项电源指标。开关电源在使用过程中，主要是通过开关管关断或者导通来实现的，通过高频变压器来实现对电压变化和电网隔离。开关是稳压电源的主导性产品，具有体积小、效率高、重量轻和性能稳定等特点，能够确保电源的稳定发展。

一、单端反激式开关电源系统级分析

（一）电源设计指标

要想确保电源的安全稳定运行，需要合理设计电源指标，结合实际的使用情况，对设计电源的各项技术指标进行收集和整理，确保设计出来的电源能够满足用户的使用需求。电源性能指标主要包括以下几种：

1.输入电压：市电220V

2.输入频率：50Hz

3.输入电压范围：220±20V

4.输出电压准确度：≤1%

5.电压调整率：≤3%

6.效率：75%

（二）主电路工作分析

首先，需要对工作过程进行分析，反激变换器的元件相对较少，电路过于简单，被广泛应用于多输出场合中。在实际的使用过程中，当脉冲激励导通时，将输入的电压施加到高频变压器上面，当变压器的次级蒸馏二极管处于反接状态时，需要将整流二极管进行正篇导通，将开关管导通期间储存在变压器中的能量通过整流二极管进行输出和释放，将能量储存在反激变换器当中，进行负载能量的传递。其次，需要对工作方式选取进行分析。主要包括连续工作模式和不连续工作模式两种。CCM的工作原理，脉冲激励开关需要通过开关管进行导通，需要将其加在原边绕组上进行能量的储存，需要确保在下一次脉冲到来之前，将储存好的能量完全释放出来。而DCM需要将能量存储在高频变压器中，确保能量能够在每个开关周期内进行释放。CCM的主要特点是需要确保高频变压器在每个开关周期，都有需要进行能量的存储。而DCM的开关电流会从一定的幅度开始，沿着斜坡上升直到峰值，然后再迅速回零。

（三）控制电路分析

控制电路常用的调试方式主要由PWM脉宽调制、PFM脉频调制和PWM-PFM调宽调频混合电路共同来构成。其中，PWM脉冲宽度调制主要是通过控制芯片来掌握输出电压的变化情况，在调制期间，需要确保脉冲周期保持固定不变，经过稳压控制系统来改变输出的脉冲宽度，确保输出电压的稳定性。PFM脉冲频率调制，也是通过控制芯片来展现出电压的变化情况。PWM-PFM脉宽脉频综合调制，根据输入电压的变化情况，对芯片进行控制，会促使输出的脉冲宽度和频率同时发生变化。

二、单端反激式开关电源电路级设计

（一）EMI滤波器设计

在对EMI滤波器进行设计时，为了能够符合电磁的兼容性，需要将电子设备处在外界的电磁环境中，确保电源设备的正常运行。需要将电子设备产生的电磁噪声限值在一定的电平中，防止周围的电磁环境对设备正常运行造成的影响。按照电磁国际标准要求，需要将一次绕组和二次绕组共同来组成干扰电容，称为Y电容。需要对电网线之间的差摸干扰电容进行滤除，称为X电容，两者统称为安全电容。在对EMI滤波器的参数进行设置时，需要将其作为降低电磁干扰的一种重要设备来使用，需要合理设置性能指标和参数计算方法，参数计算公式为：

前级保护和整流桥电路

要想确保开关电源使用的安全性和可靠性，需要加强对开关电源的保护，具体的保护电路主要有如下几种，如图1所示：

其中FU代表熔断丝、Rf代表熔断电阻器，RF代表负温度系数热敏电阻器，RV代表压敏电阻器。熔断丝具有起过流保护功能，需要通过负温度系数热敏电阻器来实现对通电瞬间的过流保护，压敏电阻通过吸收浪涌电压，来起到防雷击作用。整流桥是隔离开关的重要组成部分，在实际的应用过程中，需要将4只硅整流管接成桥路的形式，形成半导体器件，被广泛应用于开关电源的整流电路中。整流桥的主要参数表示为：反向击穿电压表示为：VBR（V），平均整流电流表示为：Id（A），正向压降表示为：VF（V），初级纹波电流表示为IR（mA）。

结论：当前，电力电子技术和集成电路工艺技术发展迅速，电源对确保功率的有效传递和电能的高效变换具有重要作用，电子设备的高效稳定运行离不开电源，加强对电源的研究具有必要性，本文对单端反激式开关电源进行了深入的研究，从电源系统级分析和电源电路级设计两方面展开论述，强化了对单端反激式开关电源的了解，在电源系统级分析中对电源设计指标、主电路工作情况和控制电路进行了深入的分析。而在电源电路级设计中，对EMI滤波器设计和前级保护和整流桥电路两方面的内容进行分析，明确了单端反激式开关电源的使用方法，确保了电源的合理稳定使用。

参考文献：

[1]杨立杰.多路输出单端反激式开关电源设计[J].现代电子技术，2014.

[2]马瑞卿，任先进.一种基于TOP224Y的单片开关电源设计[J].计算机测量与控制，2014.

[3]潘腾，林明耀，李强.基于TOP224Y芯片的单端反激式开关电源[J].电力电子技术，2013（2）：20?22.