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  • 反激式隔离开关电源

    2020-02-29 12:31:41
    前要说明: 反激式具体说明 - 来自...反激式开关电源中,输出变压器同时充当储能电感,整个电源体积小、结构简单,所以得到广泛应用。应用最多的是单端反激式开关电源。 优点:元器件少,电路简单,成本低,体积小...

    前要说明:

    反激式具体说明 - 来自百度百科:
    “反激”(FLY BACK)具体所指当开关管接通时,输出变压器充当电感,电能转化为磁能,此时输出回路无电流;相反,当开关管关断时,输出变压器释放能量, 磁能转化为电能,输出回路中有电流。

    反激式开关电源中,输出变压器同时充当储能电感,整个电源体积小、结构简单,所以得到广泛应用。应用最多的是单端反激式开关电源。

    优点:元器件少,电路简单,成本低,体积小,可同时输出多路互相隔离的电压
    缺点:开关管承受电压高,输出变压器利用率低,不适合作大功率电源 EMI比较大
    一般而言,100W以内的开关电源通常采用单端反激式,超过100W-300W的开关电源通常采用正激式或半桥式,300W以上电源通常采用全桥式。

    反激式隔离的解释:

    反激:开关管的能量是在开关管关断时由初级传递到次级。
    隔离:变压器初级和次级之间没有直接共地。 隔离的优点:(1)将初级和次级隔离开来的优点是安全(高压电与低压电隔离)。(2)次级的电路不会影响初级。

    正激
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    反激:
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  • 仙童反激式隔离开关电源设计工具,用于反激开关电源的参数计算。
  • 采用FPS的反激式隔离AC-DC开关电源设计指南;
  • 反击开关变压器 反激式开关电源是指使用反激高频变压器隔离输入输出回路的开关电源。“反激”指的是在开关管接通的情况下,当输入为高电平时输出线路中串联的电感为放电状态;相反,在开关管断开的情况下,当输入...
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  • 单片机用单端反激式隔离开关稳压电源的设计pdf,
  • 开关电源芯片UC3844,包括Saber仿真图、word等 设计要求: 电源设计要求 输入电压:U_in = 40~60V; 额定输出电压:U_out = 12V; 额定输出电流:I_out= 2A; 开关频率:f=50kHz; 纹波电压:U_r=±120mV 限制条件...
  • 单端反激式开关电源高频变压器设计pdf,单端反激式开关电源高频变压器设计
  • 开关电源高频化是其发展的方向,从最初的20kHz提高到现在的几百kHz甚至几兆赫兹,高频化带来开关电源的小型化。目前,开关电源正朝着高效节能、安全环保、小型化、轻便化方向发展。
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  • 在大功率开关电源中,经常需要几组隔离电源对控制、开关管的门极驱动和保护电路进行单独供电。简单实用,性能可靠的隔离稳压电源将是开关电源可靠运行、性能优良的保证。
  • 反激开关电源反馈回路的改进王闯瑞,胡荣强,黄庆义,康 超(武汉理工大学自动化学院,湖北 武汉 430070)摘 要:介绍了一种基于PWM控制芯片UC3842的反激式开关电源的反馈控制回路改进设计。该电路采用光耦和...
  • 反激式开关电源原理

    2021-01-20 05:45:25
     反激式开关电源是指使用反激高频变压器隔离输入输出回路的开关电源。“反激”指的是在开关管接通的情况下,当输入为高电平时输出线路中串联的电感为放电状态;相反,在开关管断开的情况下,当输入为高电平时输出...
  • 摘要: 光伏并网发电系统中通常使用宽输入范围的开关电源来为低压微控制器、IGBT驱动器以及LCD供电。文中介绍了一种输入范围为120~800 V, 输出为20 V/1 A的开关隔离电源的设计方法, 从而有效地解决了光伏并网发电...
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  • 反激式开关电源理论与原理解析

    千次阅读 2021-11-03 13:11:37
    最近再某宝买了一个AC-DC 开关电源,向他要一个原理图,想着哪里坏了可以自己修一修,结果说没有。这我怎么能忍??于是自己就结合网上资料和板子的丝印画出了他的原理图。 原理图如下: 开关电源基础知识 开关...

    最近再某宝买了一个AC-DC 开关电源,向他要一个原理图,想着哪里坏了可以自己修一修,结果说没有。这我怎么能忍??于是自己就结合网上资料和板子的丝印画出了他的原理图。

    image-20211028162203113

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    原理图如下:

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    开关电源基础知识

    开关电源是利用现代电子电力技术,控制开关管开通和关断的时间比率。维持稳定输出电压的一种电源。开关电源一般由脉冲宽度调制(PWM) 控制 IC 和MOSFET构成。

    开关电源的类型

    线性稳压器

    所谓线性稳压器,也就是我们所说的LDO,一般有这两个特点:

    • 传输元件工作再线性区,它没有开关的跳变。
    • 仅限于降压转换。

    开关稳压器

    • 传输器件开关(场效应管),在每个周期完全接通和完全切断的状态。
    • 里面至少包括一个电能储能的元件,如电感或电容。
    • 多种拓扑(降压,升压,降压-升压)。

    我们知道,所有的能量都不会凭空消失,损耗的能量最终都会以热的形式传递出去,这样,电路中就需要增加更大的散热片。结果电源的体积就会变大,并且整机的效率也很低。

    如果在开关模式的开关电源,不仅可以提高效率,还可以降低热管理。

    什么是开关稳压器?

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    开关稳压器,实现稳压,就需要控制系统(负反馈),从自动控制理论中我们知道,当电压上升时,通过负反馈把他降低,当电压下降时,就把它升上去。这样就形成了一个控制的环路,如PWM(脉宽控制),PFM(频率控制)等。

    脉宽调制方式(PWM)

    周期性的改变开关的导通与关断时间的简单方法

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    占空比:开通的时间 Ton 与开关周期 T 的比值,Ton(开通时间) + Toff(关断时间) = T(开关周期)。占空比 D = Ton / T 。

    但是,我们不能采用一个脉冲输出,需要一种实现能量流动平稳化的方法。通过很多的脉冲,高频的切换,将再开关接通期间存储能量,而在开关切断时提供能量的方法,从而实现平稳。

    电子行业中,两种储能元件

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    实例,简化的降压开关电源

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    如图,是一个简化的降压开关电源,为了方便电路分析,先不加入反馈控制部分。

    状态1: 当 S1 闭合时,输入的能量从C1 ,通过S1 --> 电感器L1 --> 电容器C2 --> 负载RL供电,此时,电感器L1同时也在 储存能量,可以得到 加载L1上的电压为 :Vin - V0 = L*di/dton。

    状态2:当 S2 关断时,由于电感储存能量,( 电感阻碍电流的变化,与电流的方向一致,变化时,将电感理解为一个电压源,该电压源输出的电流与原来的一致。)因此,从电感器L1储存的能量 --> 电容器C2 --> 负载RL --> 二极管D1。此时可得式子:L*di/dtoff = V0。

    最后我们得出 V0/Vin = D

    各个器件的作用:

    1. 电容C1 : 用于使输入电压平稳。
    2. 电容C2:负责输出电压平稳。
    3. 钳位二极管:在开关开路时,为电感器提供一条电流通路。
    4. 电感器 L1:用于存储即将传送置负载的能量。

    反激式变换器

    反激式变换器是由 Buck-Boost 变换器推演而来,将电感变换一个隔离变压器,就可以得到下图的反激式变换器。

    image-20211102150114382

    反激的重要波形

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    当开关管开通,电感的电流上升,可以看出,它的电流图形和 BUCK-BOOSK的图形是非常相似的,它的区别就是一个原副边的匝数比,这里也可以看做变压器就是一个电感的作用。

    单端反激式开关电源

    单端反激式开关电源如图所示,电路中所谓的单端是指高频变化器的磁芯仅工作在磁滞回线的一侧。所谓的反激,是指开关管导通时,高频变压器T初级绕组的感应电压为上正下负,整流二极管D1处于截止状态,再初级绕组中存储能量。当开关管截止时,变压器T初级绕组中存储的能量,通过次级绕组激VD1整流和电容C滤波后向负载输出。

    开关式稳压电源的基本电路框图

    单端反激式开关电源是一种成本最低的电源电路,输出功率为20-100W,可以同时输出不同的电压,且有较好的电压调整率。唯一的缺点是输出的纹波电压较大,外特性差,适用于相对固定的负载。

    单端反激式开关电源使用的开关管VT1承受的最大反向电压是电路工作电压值的两倍,工作频率在20-200kHz之间。

    原理框图

    image-20211025102215372

    原理解析

    EMI电路(瞬态滤波电路)

    市电接入PC开关电源后,首先进入的就是瞬态滤波电路。

    所谓的 EMI 就是电磁干扰,通常采用共模滤波器,其中包括共模电容,不平衡变压器或者共模电感。共模电容将两个输入线的共摸电流旁路到大地,共摸电感呈现一个平衡阻抗,也就是说,电源线和地线中阻抗相等,这个阻抗对共模噪声呈现阻抗特性。

    共模滤波器的作用是消除开关电源特有的"开关干扰",以保证设备自身和电网中的其他设备免除干扰。

    image-20211022142808740

    原理图:

    F1 : 保险管,电流过大时,保护电路。

    R1 R2 : 放电电阻,给这部分滤波放电,使用多个电阻是为了分散承受放电的功率。

    C11 : X电容,对差模干扰起滤波作用,也就是输入的两端。

    L1 : 共模电感,衰减共模电流。

    整流滤波电路

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    交流电,经过整流桥整流后,经过C2滤波后得到较为纯净的直流电压。若C2容量变小,输出的交流纹波将增大。

    电容充放电图:

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    NTC 热敏电阻: 在电路的输入端串联一个负温度系数的热敏电阻增加线路的阻抗,这样可以有效的抑制开机时产生的浪涌电压形成的浪涌电流。

    当电路进入稳态工作时,由于线路中持续工作电流引发 NTC 发热,使得电阻器的电阻值变得很小,对线路造成的影响可以完全忽略。

    芯片启动电路

    CR6842具有2中启动方式:

    (1). 传统启动方式:使用VDD作启动引脚时,芯片支持整流前启动与整流滤波后启动,启动电路如下:

    image-20211022151112238

    (2). 具有OCP补偿功能的启动方式:使用3脚VIN作为启动引脚时芯片具有OCP补偿功能,但仅支持从整流滤波后启动的方式,如下所示:

    image-20211022151236263

    原理解析:

    OCP补偿功能的启动,

    image-20211102161330544

    左侧,当系统的输入电压发送变化时,通过启动电阻流经Vin端的电流也会发生变化,芯片通过检测该端口变化值来自动实现补偿,使系统达到恒定功率输出的目的。

    右侧,当电源上电开机时,通过启动电阻R11给 VDD端的电容C1 充电,直到VDD端口电压达到芯片的启动电压 Vth(ON) (典型值 16.5V)时,芯片才被激活并且驱动整个电源系统正常工作。

    开关ON通路与电流检测(限流保护)

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    开关电源ON的通路,其中R8为工作电流检测电阻。

    R9 与 C5 构成R-C网络,避免由于Sense 端的电流反馈信号前沿噪声干扰持续时间超过芯片内置的前沿消隐(LEB)时间导致系统性能异常。

    推荐R-C网络的取值:R<680Ω ,C < 1000pF。

    开关OFF通路

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    能量不可能凭空消失,因此需要一个回路来释放电感存储的能量,开关OFF时,通过二极管D6 电阻R10 释放能量,此处的电容与电阻并联,为了避免开关管的高频信号影响直流分量信号,起滤波作用。

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    加速关断驱动

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    MOS管一般都是慢开快关。在关断瞬间驱动电路能提供一个尽可能低阻抗的通路供MOSFET栅源极间电容电压快速泄放,保证开关管能快速关断。

    为使栅源极间电容电压的快速泄放,常在驱动电阻上并联一个电阻和一个二极管,如上图所示,其中D1常用的是快恢复二极管。这使关断时间减小,同时减小关断时的损耗。Rg2是防止关断的时电流过大,把电源IC给烧掉。

    开关管工作频率

    [外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-sJBPtmb4-1635916502464)(F:\Learning_Materials\private_data\Typora_Image\image-20211103092736645.png)]

    CR6842 允许设计者依据系统的使用环境自行调制系统的工作频率,CR6842的典型工作频率为65KHZ,其应用电路如下:

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    如上,我们设置的工作频率为 fpwm = 1742 / 24 = 72.58KHZ。

    同步整流滤波电路

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    D5 为整流二极管,保证单向导通。

    C6 与 R12 串联组成吸收回路与二极管并联,其作用是抑制方向峰值电压(削弱尖峰)对二极管的造成耐压不足引起损坏。

    也就是我们所说的缓冲电路:

    image-20211103094446806

    L3 为续流电感,避免负载电流的突变,起到平滑电流作用。

    电容 C4 C7 C8 为输出滤波。

    光耦和TL431联合用在开关电源中的电压反馈电路

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    TL431 工作原理如下:

    上图中的431不是用于稳压,而是用作一个电压门限开关,它与R14,R15一起检测+12V电压的变化,当+12V电压升高时,431的K极和A极短接,然后将光耦发光二极管的阴极接地,光耦导通,电源芯片(TMG0165)的第一管脚(FB)被拉低,芯片便调整输出占空比,使+12V电压降低。当+12V降低时,光耦不导通,电源芯片 FB 端为高电平,调整输出占空比,使+12V升高。

    TL431 原理框图:

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    TL431 用作稳压电路时,典型电路如下:

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    当输入电压变化时,431会将变化的电压通过电流的作用转化到输入端的电阻上,其过程为:当输入端电压升高时,431的 K 极与 A 极之间的三极管 CE极电流增大,即 Ik电流变大(而 R1 和 R2 上的电流不变)输入端的电阻压降升高,从而保证 VKa 不变。当输入端电压降低时,431 的 K极和 A极 之间的三极管 CE极电流减少,即 Ik电流减少(而 R1 和 R2 上的电流不变),输入端的电阻压降减少,从而保证 VKa 不变。


    为此原理部分已经了解完成,接下来是需要了解性能参数。

    展开全文
  • 反激式开关电源隔离变压器设计步骤
  • 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...
  • 一种多路隔离反激式开关电源pdf,随着人们对能源与环境问题的日益重视,光伏发电技术得到快速的发展。光伏逆变器是光伏发电系统中的重要组成部分。由于逆变器的控制系统、驱动系统、通信系统需要±15V、5V等多路...
  • 反激式开关电源是指使用反激高频变压器隔离输入输出回路的开关电源。“反激”指的是在开关管接通的情况下,当输入为高电平时输出线路中串联的电感为放电状态;相反,在开关管断开的情况下,当输入为高电平时输出线路...

    1.反激式开关电源芯片--简介

    反激式开关电源是指使用反激高频变压器隔离输入输出回路的开关电源。“反激”指的是在开关管接通的情况下,当输入为高电平时输出线路中串联的电感为放电状态;相反,在开关管断开的情况下,当输入为高电平时输出线路中的串联的电感为充电状态。与之相对的是“正激”式开关电源,当输入为高电平时输出线路中串联的电感为充电状态,相反当输入为高电平时输出线路中的串联的电感为放电状态,以此驱动负载。

    2.反激式开关电源芯片原理

    单端反激开关电源采用的是稳定性很好的双环路反馈的控制系统,所以它可以通过开关电源的PWM迅速调整脉冲占空比,从而在每一个周期内对前一个周期的输出电压和低级线圈充磁峰值电流进行有效调节,达到稳定输出电压的目的。这种反馈控制电路的最.大特点是:在输进电压和负载电流变化较大时,具有更快的动态响应速度,自动限制负载电流,补偿电路简单。

    3.反激式开关电源芯片--工作模式

    反激式开关电源的电路结构比较简单,在小功率电路中应用非常广泛,在15kw光伏逆变器中用到的两个电源都是这种结构。反激式开关电源有三种工作模式:连续模式、非连续模式以及临界模式。在非连续工作模式中,功率管零电流开通,开通损耗小,而副边二极管零电流关断,可以不考虑反向恢复问题,对EMC会有一些好处。

     

     

     

    展开全文
  • 摘要:本文设计了一种以UC2844电流型PWM控制器控制,多路输出的单端反激式开关电源。根据UC2844的电流控制模式给出以单端反激式拓扑结构和峰值电流PWM技术为基础的设计方法,通过测试得到的信号波形说明了本方法设计...
  • 目前,简单性和高效率不再是反激式隔离电源的可选项了,在这种情况下,能够不使用光耦合器以提高性能无疑具有重要意义。光耦合器通常用在低功率(10 W ~ 60 W)反激式隔离电源的反馈环路中。
  • 摘要:反激式开关电源具有电路结构简单,安全隔离和输出电压范围较大的特点,因此在电器设备中应用非常广泛。PI Expert是美国Power Integrations公司出品的一款开关电源设计软件,使用PI Expert可以快速设计出可靠的...
  • 摘要:介绍了新款峰值电流型PWM控制芯片FAN6754A的工作特性和原理,分析了反激式开关电源的设计原理以及工作过程。针对次级电路结构,设计了一种新型反激式开关稳压电源。着重介绍了反激式开关电源的变压器设计过程...
  • 关电源分为,隔离与非隔离两种形式,在这里主要谈一谈隔离式开关电源的拓扑形式,隔离电源按照结构形式不同,可分 为两大类:正激反激式反激式指在变压器原边导通时副边截止,变压器储能。
  • 绍了新款峰值电流型PWM控制芯片FAN6754A的工作特性和原理,分析了反激式开关电源的设计原理以及工作过程。针对次级电路结构,设计了一种新型反激式开关稳压电源。着重介绍了反激式开关电源的变压器设计过程,包括...
  • 电源篇 -- 反激式开关电源

    千次阅读 2020-01-30 22:06:26
    电源篇 – 反激式开关电源 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、...

    电源篇 – 反激式开关电源

    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。

    一、工作原理
    在这里插入图片描述
    反激变换器的基本电路图如上图。

    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。

    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。

    二、项目实战

    开源设计:https://yunpan.360.cn/surl_yrtss7bddVH

    1、器件选型

    品牌很多,像PI、TI、MPS等,可以上立创商城查找。

    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。
    在这里插入图片描述
    2、原理图设计
    在这里插入图片描述
    设计说明:

    ①、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;

    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;

    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;

    ④、更多设计说明请参考datasheet。

    3、PCB设计
    在这里插入图片描述
    设计说明:

    ①、注意爬电距离,高低压部分开槽处理;

    ②、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;

    ③、反馈环路避免受到功率部分的干扰;

    三、小结

    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。

    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。

    欢迎加入硬件家园单片机学习群,群号925620931,别具一格的单片机免费教学,以产品为导向,一起做项目。
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    在这里插入图片描述

    作者:刘杰,软硬件技术10年,全职提供技术开发与技术服务、生产支持等。

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  • @ 使用推挽电路将PWM波与后端高压部分隔离。如果后端高压短路最多将推挽电路损坏,而不会损坏前端的低压器件。 @ 当三极管Q2导通,次级输出为负压,电容损坏。需要加入二极管。 @ 固定占空比调节,每个周期...

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反激式隔离开关电源