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电源篇 -- 反激式开关电源

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发表于 2023-3-14 13:50 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式

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本帖最后由 Heaven_1 于 2023-3-14 14:08 编辑
( I- s9 b5 P' k" O7 P7 G) Z
: ^. A8 v; n, Z8 F% N' o2 }1 N电源篇 – 反激式开关电源% V! y7 [# B/ j7 R9 J( s

( l5 c5 v  I2 ~$ R感谢阅读本文,在接下来很长的一段时间里,我将陆续分享项目实战经验。从电源、单片机、晶体管、驱动电路、显示电路、有线通讯、无线通信、传感器、原理图设计、PCB设计、软件设计、上位机等,给新手综合学习的平台,给老司机交流的平台。所有文章来源于项目实战,属于原创。* d7 u& `$ k5 X% \$ ^5 ^& C; w

9 {3 ~& L7 ~* O# T# P一、工作原理# Y- x9 p. S+ _% M
9 f" N( m  i, c  u
反激变换器的基本电路图如上图。
3 G) d3 Y) [9 Z+ s. ?
# I' b6 R( w7 s9 ~* j4 _工作原理如下:当Q1导通时,整流二极管D1、D2反向截止,输出电容给负载供电。T1相当于一个纯电感,流过Np的电流线性上升,达到峰值Ip。当Q1关断时,所有绕组电压反向,此反激电压使输出二极管D1、D2进入导通状态,同时初级存储的能量1/2LIp2传送到次级,提供负载电流,同时给输出电容充电。: B5 }5 _2 X# _2 A8 Z  S

% I4 m7 f, O4 R' x( f7 H# W3 L反激变换器的主要优点是不需要输出滤波电感,因为反激变压器有着变压器与电感的双重功能,在输出功率为5至150W的低成本隔离电源中应用非常广泛。# d+ \5 o0 W/ M" \$ K

- j% _3 W" |$ m$ r& I5 |二、项目实战
9 Q% f& w2 d% o6 ]4 U
) E  K5 q+ Q& n& I5 h& }, {' F9 ?
1、器件选型; ?& S. p  i# x; U) G

3 Y5 W4 S3 R' t7 _" A  a5 {9 z品牌很多,像PI、TI、MPS等,可以上立创商城查找。; W3 J/ t! i: v6 H" r" l0 C
1 R- x) i2 U# [6 e
本次项目实战以国产SM7022为例进行讲解,其它型号设计方法大同小异。
7 w5 @% Z8 T) I0 }
8 ?/ C+ _" U$ y! S2 z2、原理图设计
+ h' O, K4 i& i: i% y# M1 J& f/ ^
, m0 R* Q' l$ I9 R& Z' Y% W设计说明:
. X  C6 t& i3 c
2 G  `; h+ s6 m4 q①、输入部分参考典型设计,增加保险丝、压敏电阻、NTC、共模电感等;' G) |" }( I* l
0 g! P. g0 _8 Y4 A! ]; l7 c3 m
②、变压器是反激式开关电源的核心,设计时需要注意,你不是在设计一个变压器,而是有着多绕组的扼流圈,初级与次级的安匝比守恒,具体设计方法请参考开源项目变压器设计文档;; X9 w3 G% e% m: M4 A# P0 x
* m6 e6 z9 S# z
③、输出反馈有原边反馈与光耦反馈,原边反馈成本更低,但响应速度、精度等没有光耦反馈好,本设计采用的是光耦反馈;, E& c6 E  Q, N- v3 u8 J6 [
; i2 f! ~8 g' o. z; b/ y: V2 S
④、更多设计说明请参考datasheet。. a7 Y* L# ?: a
3 z. A8 T1 X5 b5 E+ l" w* _9 B
3、PCB设计
- X# s' d# H5 e- O* `0 ]
  A. u# N' J* l9 s% i8 k0 n设计说明:
$ |) @3 v2 \/ g$ }  ?' L
# X# c9 Y* ]. {4 j0 M' _9 u①、注意爬电距离,高低压部分开槽处理;& G* a% Y- W- ^$ Y

+ M6 ~7 @) S0 J②、布局时,开关环路尽量小,降低EMC,提高电源稳定性,降低纹波等;
/ x; w( y6 X& I8 u- ^5 u7 N
, E! j# e0 w( T2 ?) c③、反馈环路避免受到功率部分的干扰;$ K9 Y) n+ Z, i. s" M  a

# v, ^+ h0 t& E* h2 W$ c  P三、小结
! X+ |. ^, l0 T+ ~6 K
4 R" v4 X( j$ b' K( d5 s反激式开关电源是低功率低成本常用的隔离电源,需要我们深入的理解基本电路原理,设计时才能得心应手。3 B: p$ w" [8 }) d# k

; z$ y! ]' C6 D+ h( O0 t+ }反激式开关电源涉及的知识点很多,本文只是简要的介绍了下,仅仅起到抛砖引玉的作用,日后设计过程中,需要不断的总结经验,沟通交流,以达到真正的理解,灵活运用。2 m* |! }  J0 K) S
  M. D# H& H0 e* H. d, |5 \" c

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发表于 2023-3-14 15:03 | 只看该作者
反激式开关电源的变压器相当于一个储能电感,其存储能量的大小直接影响开关电源的输出功率。

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发表于 2023-3-14 15:36 | 只看该作者
反激式开关电源的设计实际上是功率电感的设计。步骤分为:计算一次侧电感量Lp、选择磁芯、计算气隙宽度δ、计算一次绕组匝数Np等。

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发表于 2023-3-24 14:04 | 只看该作者
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