【正文】 可選耐壓400V的成品整流橋。譬如可選1N4007(1A/1000V)、1N5408(3A/1000V)型塑封整流管。選擇平均整流電流IAVG。由于整流橋?qū)嶋H通過的不是正弦波電流，而是窄脈沖電流，因此整流橋的平均整流電流IdIRMS,一般可按Id=（~）IRMS來計(jì)算IAVG值。將Po=15W、η=80％、umin=85V、cosψ=0．7一并代入(2)式得到，IRMS=0．32A，進(jìn)而求出Id=0．65IRMS=0．21A。方法二：●。其中IAVG為平均輸入電流?！霾襟E5_確定發(fā)射的輸出電壓VOR以及鉗位穩(wěn)壓管電壓VCLO VOR的確定當(dāng)開關(guān)管斷開，變壓器能量傳輸時(shí)，次級(jí)線圈電壓通過匝比反射到初級(jí)的電壓即為反射電壓。VOR越高，變壓器匝比越大,輸出二極管的反向電壓越高；⑶VOR越高，增加變壓器的漏感，降低效率，EMI增大；原因：NPNS = VORVO+VD ,VOR越高，變壓器匝比越大，變壓器漏感越大，損耗越大，導(dǎo)致效率降低；⑷VOR大于135V，容易把開關(guān)管擊穿，VOR小于80V容易引起開關(guān)管在啟動(dòng)時(shí)的保護(hù)。 確定RCD+Z鉗位的大小注意：① ② MOS管VD應(yīng)當(dāng)小于VDC的2倍．（如果大于2倍，則主MOS管的VD值就過大了）④ VRCD是由VRCD1和VOR組成的初級(jí)繞組的漏感量可以通過測(cè)試來獲得，常用方法是，短路各個(gè)次級(jí)繞組測(cè)試此時(shí)的初級(jí)繞組的感量，這個(gè)值就是初級(jí)繞組的漏感量。對(duì)于通用輸入設(shè)計(jì)，建議V maxclamp 200 V 。）（注釋：建議典型值應(yīng)為 Vmaxclamp的10% 。）（注釋：并非所有的漏感能量都會(huì)轉(zhuǎn)移到箝位。由于IC難以計(jì)算或測(cè)量，我們將根據(jù)已知的比例因數(shù)調(diào)整E LL，從而估算出箝位中耗散的能量：Eclamp。在電源制作完成后，應(yīng)用示波器測(cè)量峰值電壓 V clamp，然后將其與這里所使用的值進(jìn)行比較。如果測(cè)量值高于預(yù)期值，應(yīng)減小 Rclamp 的值。） 。（注釋：在有些情況下，使用標(biāo)準(zhǔn)恢復(fù)二極管有助于提高電源效率及 EMI 性能。使用這種二極管時(shí)應(yīng)特別注意，確保其反向恢復(fù)時(shí)間低于可接受的限值。）17. 阻斷二極管的峰值反向電壓值應(yīng)大于：*Vmaxclamp18. 阻斷二極管的正向反復(fù)峰值電流額定值應(yīng)大于IP ，如果數(shù)據(jù)手冊(cè)中未提供該參數(shù)，則平均正向電流額定值應(yīng)大于：*IP（注釋：二極管的平均正向電流額定值可指定為較低值，它主要受熱性能的約束。散熱性能、元件方位以及最終產(chǎn)品外殼都會(huì)影響到二極管的工作溫度。當(dāng)KP≥1時(shí)，KP=KDPKP用以表征開關(guān)電源的工作模式(連續(xù)、非連續(xù))。在輸入電壓和輸出功率相同時(shí)，連續(xù)模式的初級(jí)電感量大約是不連續(xù)模式的4倍。當(dāng)采用TOPSwitch時(shí)，由于建立了環(huán)路的補(bǔ)償，使它能利用一個(gè)簡(jiǎn)單的外部RC網(wǎng)絡(luò)來穩(wěn)定環(huán)路，而不受工作狀態(tài)影響?！癞?dāng)KP≤1，KP=KRP，連續(xù)模式，見圖9. KP=KRP=IRIP,其中IR為初級(jí)紋波電流，而IP為初級(jí)峰值電流。當(dāng)電網(wǎng)輸入電壓為230 VAC時(shí)，取KP=，非連續(xù)模式設(shè)計(jì)當(dāng)中，設(shè)定KP=1，KP值必須在表5所規(guī)定的范圍之內(nèi)。1 功率元器件的選擇在DCM模式下,初級(jí)電流和次級(jí)電流的大小是CCM模式下的兩倍多,大的峰值電流需要電流應(yīng)力比較高的MOSFET和二極管,這樣勢(shì)必會(huì)增加元器件的成本,因此如果從功率元器件的選擇方面來進(jìn)行比較的話,選擇CCM模式會(huì)比DCM模式占優(yōu)勢(shì)。從鐵心窗口面積與截面積的乘積的比值可以看出,DCM模式下的反激式變壓器要比CCM模式下的反激式變壓器小很多。因此在上面鐵心窗口面積與截面積的乘積公式的計(jì)算時(shí),對(duì)于DCM模式,最大磁密Bm的取值必須要更小一些。(3)輸出濾波器LC的大小。而通常來說,電源是以有效值或峰峰基值來規(guī)定輸出電壓紋波要求的,(隨時(shí)間常數(shù)Resr不同而不同),因此這樣的高尖峰的有效值很小。因此,通常要在反激式變換器后面加小型的LC濾波器。DCM模式較大容量的LC濾波器需要占用較大的體積,這在一定程度上縮小了反激式開關(guān)電源工作在DCM模式和CCM模式下體積大小的差距(4)從其它方面來分析。譬如,由于DCM模式下初級(jí)和次級(jí)電流都比較大,同等條件下的損耗會(huì)相應(yīng)的增大,以至于降低開關(guān)電源的效率。 DMAX = ●斷續(xù)模式(KP≥1)。IAVG=[(IPIR)+IR/2]*D =[IPKP*IP+KP*IP/2]*D =[(1KP/2)*IP]*D得，峰值電流IP=有效值又叫“方均根值”先進(jìn)行“方”（平方）運(yùn)算，把其化為功率；再進(jìn)行“均”（平均），在一個(gè)周期內(nèi)進(jìn)行功率平均；最后進(jìn)行“根”（平方根）運(yùn)算，計(jì)算出有效值。此時(shí)，I1=0，則峰值電流IP=初級(jí)RMS電流IRMS = DMAX*IP23■步驟9_基于AC輸入電壓，VO、PO以及效率選定MOS管芯片■步驟10_設(shè)定外部限流點(diǎn)降低的ILIMIT降低因數(shù)KI如果應(yīng)用要求有很高的效率，可以使用比實(shí)際所需更大的MOS管芯片，在外部將芯片限流點(diǎn)IL I M I T 降低，從而可以利用其較低的RDS(ON)來提高效率。當(dāng)KI ，應(yīng)滿足IP≤ x ILIMIT(min)。?如有必要選擇更大型號(hào)的MOS管芯片。PIR =* RDS(ON)(100℃高溫下） * CXT * ( VMAX+ VOR)2* fs+ CXT是漏極的外部結(jié)電容。RJA ≤（TJ TA）/ PD ≤TJ TAPIR+ PCXT≤其中，TJ表示芯片的允許結(jié)溫，TA表示工作環(huán)境溫度，RJA表示允許的總熱阻。RCS的大小與安裝技術(shù)和器件的封裝有關(guān)，對(duì)于TO220封裝，一般用2左右，RSA為合適的散熱片熱阻。由于在每個(gè)開關(guān)周期中，從原邊到副邊的傳遞能量，僅在于12*LP*IP2和12*LP*(IPKP*IP)2之差。Z是副邊損耗與總損耗的比例值。LP = * 其中的單位分別為微亨、瓦特、安培及赫茲。LP = * 其中的單位分別為微亨、瓦特、安培及赫茲。但由于損耗分配因數(shù)Z和TOPSwitch導(dǎo)通時(shí)漏極到源極電壓DSV的選擇值不同，將會(huì)引起原邊電感量的少量差異。高頻變壓器磁芯只工作在磁滯回線的第一象限。因?yàn)殚_關(guān)頻率為 100 kHz，屬于比較高的類型，所以選擇材料時(shí)選擇在此頻率下效率較高的鐵氧體。選定磁芯后，查出磁芯以下參數(shù)，用于下面的計(jì)算：磁芯有效截面積SJ，即有效磁通面積；磁芯的有效磁路長(zhǎng)度L；磁芯在不留間隙時(shí)與匝數(shù)相關(guān)的等效電感AL；骨架寬度b；方法三：基于AP法選擇磁芯AP表示磁心有效截面積與窗口面積的乘積。根據(jù)計(jì)算出的AP值，即可查表找出所需磁芯型號(hào)。1高頻變壓器電路的波形參數(shù)分析開關(guān)電源的電壓及電流波形比較復(fù)雜，既有輸入正弦波、半波或全波整流波，又有矩形波(PWM波形)、鋸齒波(不連續(xù)電流模式的一次側(cè)電流波形)、梯形波(連續(xù)電流模式的一次側(cè)電流波形)等。1) 波形系數(shù)在變壓器原邊加一隨時(shí)間變化的電壓u1,它會(huì)產(chǎn)生一個(gè)流過原邊繞組的電流i1。則磁芯中的磁通量就會(huì)在副邊繞組感應(yīng)出一個(gè)電壓u2和電流i2。根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，E =N 桅Bdt= Nd(ABsinwt)dt = NABwcoswt。正弦波的電壓有效值為U = 22 x NAB x 2兀f = 2兀NABf = 在開關(guān)電源中定義正弦波的波形系數(shù)Kf=2兀=4．44。2) 波形系數(shù)kf為便于對(duì)方波、矩形波、三角波、鋸齒波、梯形波等周期性非正弦波形進(jìn)行分析，需要引入波形因數(shù)的概念。開關(guān)電源6種常見波形的參數(shù)見表l:因方波和梯形波的平均值為零，故改用電壓均絕值|U|來代替。2 用AP法（面積乘機(jī)法）選擇磁芯的公式推導(dǎo)令一次繞組的有效值電壓為U1，一次繞組的匝數(shù)為Np，所選磁心的交流磁通密度為BAC，磁通量為，開關(guān)周期為T，開關(guān)頻率為f，一次側(cè)電流的波形系數(shù)為Kf，磁心有效截面積為Ae(單位是cm2 )，有關(guān)系式 = Np*BACAeKfdt*104 = NpBACAeKff*104考慮Kf=4kf關(guān)系式之后，可推導(dǎo)出（5）同理，設(shè)二次繞組的有效值電壓為Us，二次繞組的匝數(shù)為Ns，可得（6）設(shè)繞組的電流密度為J（單位是A／cm2 )，導(dǎo)線的截面積為S=I／J。因電源效率，故PI+PO =。下面將從工程設(shè)計(jì)的角度對(duì)(1 1)式做深入分析和適當(dāng)簡(jiǎn)化，重點(diǎn)是對(duì)式中的kf、BAC。開關(guān)電源一次側(cè)的電壓波形可近似視為矩形波，即kf=Tt = 1D = 1D；但一次側(cè)的電流波形不是矩形波，而是鋸齒波(工作在不連續(xù)電流模式DCM)或梯形波(工作在連續(xù)電流模式C CM)。以不連續(xù)電流模式為例，一次側(cè)電流波形是周期性通、斷的鋸齒波，僅在功率開關(guān)管(MOSFET)導(dǎo)通期間，一次側(cè)出現(xiàn)鋸齒波電流；在功率開關(guān)管關(guān)斷期間，一次側(cè)電流為零。對(duì)于周期性通、斷的鋸齒波，一次側(cè)電流的波形因數(shù)可用表示，有關(guān)系式／T = kfD = 在連續(xù)電流模式下一次側(cè)電流波形為周期性通、斷的梯形波，其波形因數(shù)比較復(fù)雜。磁心的交流磁通密度）可根據(jù)最大磁通密度(BM)來求出，對(duì)于反激式開關(guān)電源，計(jì)算公式為BAC= BMKRPZ (13)式中，KRP為脈動(dòng)系數(shù)，它等于一次側(cè)脈動(dòng)電流IR與峰值電流IP的比值；在連續(xù)電流模式時(shí)KRP1；不連續(xù)電流模式時(shí)KRP=l。一般情況下取Z=0．5，因此BAC=0．5BMKRP。式(14)是按照單極性變壓器的繞組電流及輸出功率推導(dǎo)出來的，適用于單端正激式或反激式高頻變壓器的設(shè)計(jì)。電流密度一般取J=200～600A／cm2 (即2～6A／mm2 )。如高頻變壓器有多個(gè)繞組，就應(yīng)計(jì)算全部繞組的匝數(shù)與對(duì)應(yīng)電流的乘積之和。如選擇實(shí)際占空比D=0．4，電源效率=80％，窗口面積利用系數(shù)Kw=0．4，J = 400A／cm2，則式(14)可簡(jiǎn)化為 AP= Aw*Ae= 152POBMKRPf (17) 式(15)～(17)都是根據(jù)不同電路結(jié)構(gòu)和指定參數(shù)簡(jiǎn)化而來的，當(dāng)實(shí)際參數(shù)改變時(shí)，計(jì)算結(jié)果會(huì)有誤差。推而廣之，可總結(jié)出下述規(guī)律：第一，在輸出功率相同的條件下，全橋和半橋式變換器所需高頻變壓器的體積最小，單端正激式變壓器的體積最大；第二，在輸出功率相同的條件下，連續(xù)電流模式的AP值要大于不連續(xù)電流模式，這表明連續(xù)電流模式所需高頻變壓器的體積較大，而不連續(xù)電流模式所需高頻變壓器體積較??；第三，上述公式均未考慮磁心損耗、磁心材料存在的差異、磁心損耗隨開關(guān)頻率及環(huán)境溫度升高而增大等因素，因此僅供選擇磁心時(shí)參考。采用AP法選擇磁心，已知= 80％，Po=80W，Kw=0．35，D=；對(duì)于反激式開關(guān)電源，BM值應(yīng)介于0．2～0．3T之間，現(xiàn)取BM=0．2T，KRP=1，f=132kHz，一并代入式 (14)中得到AP= *104= （cm4）若按經(jīng)驗(yàn)公式 =0．15PM進(jìn)行估算，可得Ae=1．34cm2 。為滿足在寬電壓范圍內(nèi)對(duì)輸出功率的要求，本例實(shí)際選擇EI40型磁芯。方法二：●NP=Lp*Ip/BM*Ae=Lp*Ip/(BsBr)*Ae■步驟16_計(jì)算次級(jí)繞組圈數(shù)NS以及偏置繞組圈數(shù)NB●二極管正向電壓：；；●設(shè)定輸出整流管正向電壓VD?！裼?jì)算次級(jí)繞組圈數(shù)。OD=L*(BW2*M)NP其中L為初級(jí)繞組的層數(shù)；BW為以毫米為單位的骨架寬度；M為以毫米為單位的安全邊距寬度；●確定初級(jí)繞組用線的裸線導(dǎo)體直徑DIA以及初級(jí)用線AWG規(guī)格。如果有必要可以通過改變L、或磁芯/骨架的方法對(duì)其進(jìn)行迭代，知道滿足規(guī)定的范圍●設(shè)定安全邊距M。其中單位分別為高斯、安培、微亨以及平方厘米。CMA= X ()2其中DIA為裸線導(dǎo)體直徑，以毫米為單位。■步驟24 –確認(rèn)4200高斯。●如有必要，降低KI，直至4200高斯。ISRMS= ISP*1DMAX3*KP ■步驟27 –確定次級(jí)繞組線徑參數(shù)ODS、DIAS、AWG