50W多路输出开关稳压电源的设计.doc

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1、50W多路输出开关稳压电源的设计 2021届毕业生 毕业论文 院系名称： 专业班级： 学生姓名： 学 号： 指导教师： 教师职称： 2021 年 06 月 10 日 摘 要 开关电源被称为高效节能电源，它利用现代电力电子技术，通过控制开关通断的时间比率来维持输出电压稳定的电源，有体积小、重量轻、效率高、功率小、纹波小、噪音低、易扩容、智能化程度高等优良特性。反激式开关电源仍有很多问题亟待解决，比方连续模式与断续模式的选择，输出纹波电压和噪声电压较高，电磁干扰比拟的严重等。多方面的原因导致这些问题的产生，主要因素是其中主电路参数的大小。因此，如何能够对反激式开关电源的主电路参数进行合理的选择与优

2、化，提高开关电源的应用性能，以到达节约能源的目的，就显得尤其的重要。 本课题设计了一款单端反激式开关电源。在研究分析开关电源相关理论和关键技术的根底上，完成单端反激式开关电源系统设计；完成具体模块电路详细设计，包括EMI滤波电路、高频变压器、前级保护和整流桥电路、无源钳位RCD电路、控制环路以及输出端滤波电路等；合理选择、设计和分配了开关电源各电路参数；设计出电路原理图。 关键词：开关电源；反激式；UC3842；占空比 I Title Abstract Switching power supply is called the high efficiency and energy saving

3、power. It can keep the output voltage stable by controlling the switch-off time ratio and has many excellent features, small volume, light weight, high efficiency, low power, small ripple, low noise, easy expansion, high degree of intelligence. As one kind of switching power supply, the flyback swit

4、hing power supply has the advantages of simple structure and low cost.There are still many problems to be solved on the flyback switching power supply, the choice between continuous mode and discontinuous mode, high output ripple voltage and noise voltage, serious electromagnetic interference proble

5、ms, etc. These problems are caused by several factors, including the main reason of setting the main circuit parameters. Therefore, it is very important to select and optimize the parameters of the flyback switching power supply's circuit reasonably, which can improve the application performance

6、 of switching power supply and achieve the goal of saving energy. The paper designed a single-terminal low power flyback switching power supply.On the basis of deeply analyzing the relative theories of switching power supply and its key technologies, the design of the single-terminal flyback switchi

7、ng power supply system is completed;the detailed design of the concrete electric circuit module is finished, including the EMI filter circuit,the high-frequency transformer,the former protection and the bridge rectification electric circuit, the passive clamp RCD electric circuit, the controls ring

8、circuit and the out-port filter circuit;the various circuit value of switching power supply is choiced,designed and assigned reasonably;the electric circuit schematic diagram is designed. Keywords: switch power supply；flyback；UC3842；duty-cycle II 目 录 摘 要 . I Abstract . II 1 绪论 . 错误！未定义书签。 1.1 课题背景 .

9、 错误！未定义书签。 1.2 UC3842简介 . 3 1.3 高频变压器简介 . 5 2 单端反激式电源系统 . 6 2.1 电源设计指标 . 6 2.2 电路的拓扑结构 . 6 2.3 工作方式 . 7 2.4 控制电路 . 7 2.5 整体结构设计 . 8 3 两路单端反激式开关电源的设计 . 10 3.1 EMI滤波器设计 . 11 3.2 高频变压器设计 . 12 3.3 前级保护和整流桥电路 . 15 3.4 无源钳位RCD电路设计 . 16 3.5 UC3842控制电路设计 . 18 3.6 控制环路设计设计 . 19 3.7 输出端滤波电路设计 . 20 3.8 设计电路整体原

10、理图 . 21 结 论 . 24 致 谢 . 25 参 考 文 献 . 26 III 1绪论 1.1课题背景 1.1.1开关电源 电源是实现电能变换和功率传递的主要设备，电子设备离不开稳定的直流电源，并且要求其各项指标也越来越高。开关电源通过开关管关断和导通实现电压和电流变换，也称无工频变压器的电源，利用体积很小的高频变压器来实现电压变化及电网隔离。开关电源具有体积小、重量轻、效率高、发热量低、性能稳定等优点，标志着当今稳压电源的开展方向，已经成为稳压电源的主导产品。进入80年代计算机电源全面实现了开关电源化，率先完成计算机的电源换代，进入90年代开关电源相继进入各种电子、电器设备领域，程控交

11、换机、通讯、电子检测设备电源、控制设备电源等都已广泛地使用了开关电源，更促进了开关电源技术的迅速开展。开关电源一般由脉冲宽度调制PWM控制IC和开关器件构成。开关电源和线性电源相比，二者的本钱都随着输出功率的增加而增长，但二者增长速率各异。线性电源本钱高于开关电源。随着电力电子技术的开展和创新，使得开关电源技术在不断地创新，重点日益向低输出电力端移动，为开关电源提供了广阔的开展空间。开关电源开展的方向是高频化，高频化使开关电源小型化，并使开关电源有了更广泛的应用领域，特别是在高新技术领域的应用，推动了高新技术产品的小型化、轻便化。另外开关电源的开展与应用在节约能源、节约资源及保护环境方面都具有

12、重要的意义。 1.1.2 工作原理 开关电源的工作过程比拟容易解析，线性电源让功率晶体管工作在线性模式，和线性电源不同，PWM开关电源是让功率晶体管工作在导通和关断的状态，在这两种状态中，加在功率晶体管上的伏安乘积是很小的功率器件上的伏安乘积就是功率半导体器件上所产生的损耗。和线性电源相比，PWM开关电源更为有效的工作过程实现方式是通过斩波把输入的直流电压斩成幅值等于输入电压幅值的脉冲电压。占空比由开关电源的控制器来调节。输入电压被斩成交流方波，其幅值就可以通过变压器来升高或降低。增加变压器的二次绕组数就可以增加输出的电压值。最后这些交流波形经过整流滤波后就得到直流输出电压。控制器的主要目的是

13、保持输出电压稳定，其工作过程与线性形式的控制器很类似。也就是说 1 控制器的功能块、电压参考和误差放大器，可以设计成与线性调节器相同。他们的不同之处在于，误差放大器的误差电压在驱动功率管之前要经过一个电压/脉冲宽度转换单元。开关电源的工作方式主要有两种：正激式变换和升压式变换。它们各局部的布置差异很小，但是工作过程差距很大，特定的应用场合各有优点。开关电源里有的采用晶闸管，有的采用开关管，都是靠基极、开关管控制极上加上脉冲信号来完成导通和截止的，脉冲信号正半周到来，控制极上电压升高，开关管或晶闸管就导通，由220V整流、滤波后输出的300V电压就导通，通过开关变压器传到次级，再通过变压比将电压

14、升高或降低供应各个电路。振荡脉冲负半周到来，电源调整管的基极、或可控硅的控制极电压低于原来的设置电压，电源调整管截止，300V电源被关断，开关变压器次级没电压，这时各电路所需的工作电压，就靠次级本路整流后的滤波电容放电来维持。待到下一个脉冲的周期正半周信号到来时，重复上一个过程。这个开关变压器就叫高频变压器，因为他的工作频率高于50Hz低频。推动开关管或获得晶闸管的脉冲需要有个振荡电路产生，晶体三极管工作点调好后，就靠负反应来产生负压，使振荡管起振，振荡管的频率由基极上的电容充放电的时间长短来决定，振荡频率高输出脉冲幅度就大，这就决定了电源调整管的输出电压的大小。那么变压器次级输出的工作电压如

15、何稳压呢，一般是在开关变压器上，单绕一组线圈，在其上端获得的电压经过整流滤波后，作为基准电压，然后通过光电耦合器，将这个基准电压返回振荡管的基极，来调整震荡频率的上下，如果变压器次级电压升高，本取样线圈输出的电压也升高，通过光电耦合器获得的正反应电压也升高，这个电压加到振荡管基极上，就使振荡频率降低，起到了稳定次级输出电压的稳定。 1.1.3 开展方向 开关电源的开展方向是高频、高可靠、低耗、低噪声、抗干扰和模块化。由于开关电源轻、小、薄并且关键技术是高频化，因此许多开关电源制造商都致力于开发新型高智能化的元器件，特别是改良二次整流器件的损耗，并加大在功率铁氧体材料上科技创新，使在高频率和较大

16、磁通密度下获得高的磁性能提高。电容器的小型化也是另一项关键技术。SMT技术的应用使得开关电源取得了较大的进展，以确保开关电源的轻、小、薄。开关电源的高频化是对传统的PWM开关技术进行创新，ZVS、ZCS的软开关技术已成为开关电源的主流技术，让开关 2 电源的工作效率大幅提高了。关于高可靠性指标，开关电源生产厂家通过降低运行电流，降低结温等措施用来减少器件的应力，使得产品的可靠性大大提高。开关电源开展的总体趋势是模块化，采用模块化电源组成分布式电源系统，可以设计成N+1冗余电源系统，以实现并联方式容量扩展。针对开关电源运行噪声大这一缺点，采用局部谐振转换电路技术，即可实现高频化又可降低噪声，但局

17、部谐振转换技术的实际应用仍存在着一些技术问题，所以仍需在这一领域开展大量的工作，以使得该项技术得以实用化。电力电子的不断创新，使开关电源产业有着广阔的开展前景。 1.2 UC3842简介 1.2.1 UC3842结构 Unitrode公司的UC3842是一种高性能固定定频率电流型控制器，内部主要有误差放大器、PWM比拟器、PWM锁存器、振荡器、内部基准电源和欠压锁定等单元。结构图如图1.1所示： 图1.1 UC3842结构图 各管脚功能简介如下。1脚COMP是内部误差放大器的输出端，此脚与2脚之间接有反应网络，以确定误差放大器的增益和频响。2脚FEED BACK是反应电压输入端，此脚与内部误差

18、放大器同向输入端的基准电压进行比拟，产生控制电压，控制脉冲的宽度。3脚ISENSE是电流传感端。在外围电路中，在功率开关管的源极串接一个小阻值的取样电阻，将脉冲变压器的电流转换成电压，此电压送入3脚控制脉宽。此外，当电源电压异常时，功率开关管的电流增大，当取 3 样电阻上的电压超过1V时，UC3842就停止输出，有效地保护了功率开关管。4脚RT/CT是定时端。锯齿波振荡器外接定时电容C和定时电阻R的公共端。5脚GND是接地。6脚OUT是输出端，此脚为图滕柱式输出，驱动能力是?1A。这种图腾柱结构对被驱动的功率管的关断有利，因为当三极管VT1截止时，VT2导通，为功率管关断时提供了低阻抗的反向抽

19、取电流回路，加速功率管的关断。7脚VCC是电源。当供电电压低于+ 16V时，UC3842不工作，此时耗电在1mA以下。输入电压可以通过一个大阻值电阻从高压降压获得。芯片工作后，输入电压可在+ 10V30V之间波动，低于+10V停止工作。工作时耗电约为15mA，此电流可通过反应电阻提供。8脚VREF是基准电压输出，可输出精确的+5V基准电压,电流可达50mA。UC3842的电压调整率可达0.01%，工作频率为500kHz，启动电流小于1 mA，输入电压为1030V，基准电压为4.95.1V，工作温度为0一70，输出电流为1A。 1.2.2 UC3842工作特点 由该集成电路构成的开关稳压电源具有

20、以下特点： 1管脚数量少，外围电路简单，价格低廉； 2电压调整率很好； 3负载调整率明显改善； 4频响特性好，稳定幅度大； 5占空比可调； 6具有过流限制、过压保护和欠压锁定功能。 电流控制型脉宽调制器产生的频率固定，但是脉冲宽度可以调节的驱动信号，控制大功率晶体管的通断状态来调节输出电压的上下，到达稳压目的，恒定的时钟频率信号由锯齿波发生器提供，利用误差放大器和电流测定比拟器形成电压闭环，利用电流测定、电流测定比拟器构成电流闭环，在脉宽比拟器的输入端直接用流过输出电感电流的信号与误差放大器输出信号进行比拟，从而调节驱动信号的占空比使输出的电感峰值电流跟随误差电压变化而变化。 1.3高频变压器

21、简介 高频变压器是开关电源最主要的组成局部。开关电源一般采用半桥式功率转换电路，工作时两个开关三极管轮流导通来产生100kHz 高频脉冲波，然后通 4 过高频变压器进行降压，输出低压交流电，高频变压器各个绕组线圈的匝数比例那么决定了输出电压的多少。典型的半桥式变压电路中最为显眼的三只高频变压器：主变压器、驱动变压器和辅助变压器每种变压器在国家规定中都有各自的衡量标准，比方主变压器，只要是200W以上的电源，其磁芯直径就不得小于35mm而辅助变压器，电源功率不超过300W时其磁芯直径到达16mm就够了。变压器是变换交流电压、电流和阻抗的器件，当初级线圈中通有交流电流时，铁芯中便产生交流磁通，使次

22、级线圈中感应出电压变压器由铁芯和线圈组成，线圈有两个或两个以上的绕组，其中接电源的绕组叫初级线圈，其余的绕组叫次级线圈。高频变压器是工作频率逾越中频10kHz电源变压器，主要用于高频开关电源中作高频开关电源变压器，也有用于高频逆变电源和高频逆变焊机中作高频逆变电源变压器的按工作频率上下，可分为几个档次：10kHz-50kHz 50kHz-100kHz 100kHz 500kHz 500kHz 1MHz 1MHz 以上。传送功率比拟大的工作频率比拟低，传送功率比拟小的工作频率比拟高。 5 2 单端反激式开关电源系统 2.1 电源设计指标 根据设计具体需要本文电源的性能指标如下所示： 1输入电压：

23、220?20V 2输入频率：50Hz 3输出电压/功率：5V/30W，12V/20W 4输出电压准确度：<5% 5负载调整率：<5% 6占空比：<0.4 7效率:80% 2.2 电路的拓扑结构 反激变换器的拓扑结构如图2.1所示，主要由功率MOS管、高频变压器、无源钳位RCD电路及输出整流电路组成。反激变换器由于电路简单，所用元件少，适用于多输出场合。工作原理是当开关管Q被PWM脉冲鼓励而导通时，输入电压便施加到高频变压器的初级绕组NP上，由于变压器次级整流二极管D1反接，次级绕组NS没有电流流过；当开关管Q关断时，次级绕组NS上电压极性是上正下负，整流二极管D1正偏导通，开

24、关管Q导通期间储存在变压器中的能量便通过整流二极管D1向输出负载释放。反激变换器在开关管导通期间只存储能量，在截止期间才向负载传递能量，因为能量是单方向传递的，所以称为单端变换器。高频变压器在工作过程中既是变压器又相当于一个储能用电感。加在输出端的电感器和电容组成一个低通滤波器，变压器初级的RCD无源钳位电路是防止变压器漏感尖峰电压出现，确保开关管Q平安。 6 图2.1 反激变换器的拓扑结构 2.3 工作方式 本课题设计采用连续工作方式CCM。CCM的工作原理:PWM脉冲鼓励开关管导通，这时V加在原边绕组上，原边电感储存能量，在下一次脉冲到来之前，变压器储存的能量没有释放完全，使得次级电流没有

25、降到零便开始了下一个过程，如图2.2所示 : 图中：IR：-初级脉动电流 IPK：-峰值电流 KRP：-比例系数 图2.2 连续工作模式 2.4 控制电路 本课题设计采用PWM调制方式，属于PWM调制方式中的电流反应模式。调制过程是当控制芯片UC3842的控制端电流在规定的范围内，且极限电流设定端的输入电流为固定值的时候，UC3842输出占空比与控制端电流成反比。通过控制电路端电流的大小来改变占空比的大小，实现PWM调制，从而到达稳定电压的目的。PWM调制方式就是控制芯片根据输入电压的变化，使输出脉冲宽度发生变化的一种调制方式。在调制期间脉冲周期T是固定不变的。不管是负载电流 7 发生变化，还

26、是输入电压发生变化，都会引起输出电压的变化，通过反应采样这个变化，然后经过稳压控制系统，最终使输出脉冲宽度改变，从而到达输出稳定电压的目的。脉冲宽度调制变化如图2.3所示，T不变，Ton发生变化，即脉冲宽度改变。 图2.3 PWM调节方式 2.5 整体结构设计 本设计单端反激式开关电源系统级设计整体架构如图2.4所示，主要包括：前级保护电路、EMI滤波电路、整流电路、RCD钳位电路、反激变换电路、输出滤波电路、反应电路、控制电路、指示电路等。 图2.4电路的整体框架 8 工作过程分析：接入220V交流电；经过保护电路之后；进行EMI电磁滤波，滤除电源接入噪声和自身噪声干扰；桥式整流为300V左

27、右的直流电压；通过反激式主变换电路进行电压变换，主电路包括高频变压器、无源钳位RCD电路和功率开关管；在交流输入电压波动时，为了保证输出稳定，需要进行负反应调节，从后级输出端进行采样，采样信号送至控制电路，经过取样、比拟、放大等环节产生比率可调的脉冲信号来控制开关管作出相应调整，从而使输出稳定。 9 3 两路单端反激式开关电源电路设计 本节基于系统设计整体架构，根据设计电源的功能要求和性能指标，完成各具体电路模块设计，分析其工作原理，计算和选取电路参数。 3.1 EMI滤波器设计 3.1.1 EMI分析 电磁干扰简称EMI，是指设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中的任何事物构成不能

28、承受的电磁骚扰的能力，指来自电磁辐射的噪声干扰。电源噪声属于电磁干扰EMI 的一种，其传导噪声频谱的频率大致为10KHz -30MHz ，最高可达150MHz。实验证明，由电力电子装置产生的传导干扰可通过EMI滤波电路来使其降低到标准的范围之内。本课题采用如图3.1EMI滤波器模式。 图3.1 滤波器模式 图中C2、C3 和L 是用来滤除共模干扰的，而C1是用来滤除差摸干扰的。当出现共模干扰时，共模电感中的两个线圈的磁通方向相同，经过耦合后总电感量迅速增大，对共模信号呈现很大的感抗，从而抑制了共模信号的干扰。 3.1.2 EMI滤波器参数设置 EMI滤波器作为降低电磁干扰的一种常用设备，区别于

29、传统的滤波器，其性能指标和参数有特定的选择和计算方法。下面是具体参数设置。 (1) X 电容CX 选择： 10 X 电容主要分为三类：X1、X2、X3电容。在EMI中常用的是X2电容，其容量范围是1nF-1uF。在使用开关电源的PI电路中，其最正确电容量是0.1-0.47uF。本设计采用薄膜电容，容量大小为0.47uF。 图3.2 (2) 输入滤波电容器Cin的参数选择： 输人滤波电容Cin容量的大小是EMI滤波电路一个重要参数。为了降低整流滤波器的输出纹波，输入滤波电容器Cin的容量必须选择适宜。因Cin值选得过低，会VIN(min使值大大降低，而输人脉动电压VR却升高，但Cin值取得过高，

30、会增加电容器本钱，而且对于降低脉动电压不利。 下面介绍计算的具体方法：设交流电压U的最小值为，U经过桥式整流和Cin滤波，在U=Umin的情况下的输入电压波形如图3.2所示。当输入功率为最大值(P0=POM)，f =50Hz，整流桥的导通响应时间tc设定为2.5ms，电源效率为=80%时，由图3.2可知，在直流高压的最小值VIN(min上还叠加有一个幅度为VR的一次侧脉动电压，这是输入电容Cin在放电过程中形成的。Cin的值可通过式(3.1)进行计 1?tc)2f Cin? (3.1) 222umin?Vin(min)2P0( 代入数据得： 2?30?(1?2.5?10?3)?5?3.01?1

31、0F (3.2) 220.80?(2?176?208) Cin? 那么可以取Cin为33F。 (3)共模电感的选择： 共模电感亦称共模扼流圈，包含一对配对的耦合电感。共模电感具有两个独立的绕组，绕制在相同的磁芯上，以确保耦合良好。通常使用环形磁芯，其具有 11 漏磁小、效率高等特点。由于两个绕组沿相同的方向绕制，因此从电网引入的差摸信号的磁通量在磁芯中互相抵消，而共模信号的磁通量磁通量互相加强，起一个很大的电感作用。电路设计中，共模电感通常取5-33mH，典型值为10-33mH。本设计取经验值6mH，最终经验证工作良好，无发热过大等不良现象发生。 (4)Y电容CY选择： Y电容主要有四种类型：

32、Y1、Y2、Y3、Y4。在开关电源中常用的是Y1和Y2 电容。Y1电容的额定电压为交流250V，接在一次侧和二次侧之间，即跨接在平安绝缘区的的两端。Y1电容可为从一次侧耦合到二次侧的干扰电流提供回流路径，防止该电流通过二次侧耦合到大地。为防止将Y1电容耦合到PI器件的S源级引脚，应将Y1电容的一端接一次侧直流高压，另一端接二次侧的返回端，即二次侧接地端。为使Y1电容能有效的工作，其与高频变压器引脚之间的印刷版走线应尽量短接并走直线。Y1电容的常用容量范围是1-4.7nF，适当增加Y1电容的容量可降低共模EMI噪声，但同时会增加对地的漏电流，本设计采用陶瓷电容，容量大小为4700PF。 3.2

33、高频变压器设计 高频变压器是开关电源中进行能量存储与传输的重要部件，一个高效的高频变压器应具备直流损耗低、交流损耗低、漏感小、绕组的分布电容和各绕组间的耦合电容小等特点。 3.2.1 计算输出和输入功率 根据设计输出电压电流的大小，计算总的输出功率如式(3.3)所示： p0?W1?W2?30W?20W?50W (3.3) 根据输出功率和效率，计算输入功率如式(3.4)所示： Pin?P050W?62.5W (3.4) 0.80 3.2.2 AP磁芯面积乘积法确定磁芯的选择： PT?P0(1?)?50W?(1?1 1)?112.5W 3.5 0.8 取K0=0.4，Kf =4.4 ，BW=0.3

34、T(1T=10000G) ，fs=55kHz Kj=366 ，x= -0.12，那么根据磁芯面积乘积法得： 12 44P?10112.5?1041?0.12 AP?(T 3.6 )1?x?()?0.7368cm3K0KffsBwKj0.4?4.4?55?10?0.3?36611 表3.1Ae，Aw参数 经过参数比照，选择EE30型磁芯，AP=AeAw=1.090?0.7335=0.7995cm4 与理论值相近。 3.2.3 计算最小和最大直流输入电压及电流 交流电经过整流桥后，其最小和最大输入直流电压可由式(3.7)和(3.8)计算： Vin(min)?AC(min)?2?20?228.86V

35、 3.7 Vin(max)?AC(max)?2?373.30V 3.8 其中减去的20V 为直流纹涉及整流桥压降之和的经验值，在计算最小值时使用。 Iin(min)?Pin62.5W?0.17A (3.9) Vin(max)373.30V Pin62.5W?0.27A (3.10) Vin(min)228.86V Iin(max)? 开关频率f选为55kHz最大占空比D控制在0.4以下，那么根据伏秒平衡规律，最大电流为: IPmax? 那么原边电感LP为： 2P02?50?1.36A (3.11) DVin(min)0.8?0.4?228.86 13 LP? 计算气隙长度: 气隙长度的计算公式

36、为: Vin(min)DfsIP(max)?228.86?0.4?1.2mH (3.12) 31.50?55?10 lg?0.4 LPI2 P(max) AeB2 max0.4?3.14?1.2?10?3?1.52?0.34mm (3.13) 1.09?0.32 适当的气隙可防止变压器饱和，但过大又增加了变压器漏感，所以应该折中选择本设计的EE磁芯单边可各取一半，实际制作时在EE铁芯一侧各垫上一片厚1.7mm的聚酯薄膜。 计算原边绕组匝数: 原边绕组匝数的计算公式为: Ns?lgBmax0.3?0.34?60 (3.14) -4?40.4?10IP(max)0.4?3.14?1.36?10 计

37、算各副边绕组的匝数 副边绕组每匝的感生电压为: V'?Vin(min)D228.86?0.4?2.54V (3.15) (1?D)NP0.6?60 那么5V输出绕组取2匝，12V绕组取5匝。计算值在电压波动范围内。 确定裸导线的内径： 根据初级层数 d、骨架宽度b 和平安边距M，利用下式计算有效骨架宽度bE： bE?d(b?2M) (3.16) 取d=3，b=13.15mm，M=0 代入(3.16)式可得： bE?39.45 (3.17) 导线的外径: DP?bE39.45?0.6578mm (3.18) Ns60 由AWG导线规格表查得与直径0.6578mm 最接近线号是23AWG

38、14 表3.2 AWG规格表 3.3 前级保护和整流桥电路 3.3.1交流输入的前级保护 图3.3 前级熔断丝保护 本设计选用最简单有效地熔断丝保护，熔断丝采用2A/250V 熔断管。 3.3.2 整流桥参数设计 隔离式开关电源一般采用由整流管构成的整流桥，亦可直接选用成品整流桥，完成桥式整流。全波桥式整流器简称硅整流桥，是将四只硅整流管接成桥路形式，再用塑料封装而成的半导体器件，其具有体积小、使用方便、各整流管的参数一致性好等优点，可广泛用于开关电源的整流电路。整流桥有4个引出端， 15 其中交流输入端两个，直流输出端两个，如下列图3.4所示。 图3.4 整流桥 整流桥的主要参数有反向击穿电

39、压VBR (V)，正向压降VF(V),工作电流ID，整流桥的 反向击穿电压应满足要求： VBR?1.2AC(max)?1.25?2?264?466.62V 3.19 ID?3I0?30W?3?18A 3.20 5V 那么可选取HER208型的整流二极管。 3.4 无源钳位RCD电路设计 当功率MOS管由导通变成截止时，反激式开关电源在一次绕组上就会产生尖峰电压和感应电压。其中尖峰电压是由于高频变压器存在漏感而形成的，其与直流高压和感应电压叠加在MOS管的漏极上，很容易损坏MOS管。因此，必须在MOS管漏极增加钳位保护电路，对尖峰电压进行钳位。 16 图3.5 无源RCD钳位电路 无源RCD钳位

40、电路如下图，当功率MOS管开通时，由于这时变压器起到储能的作用，故漏感可一并算入初级电感中，钳位电路中的二极管两端所加的电压反向而关断，这时钳位电路与主电路断开。当功率MOS管关断时，变压器漏感中能量转移到钳位电容C5中，并消耗在电阻R2上，这样功率MOS管的关断电压尖峰得到了有效的抑制。 引入钳位电路，目的是消耗漏感对主电路的影响，但如果选择不适宜，有可能消耗初级电感能量。所以钳位电路参数R、C 的取值对反激变换器的性能好坏有重要的影响。当钳位电路连接到电路中时，即当功率MOS管关断时，二极管D导通时，C被充电，电压上升。这时对R、C 取值的考虑分为以下几种情况： (1) 当C取值较大时，C

41、上的电压缓慢上升，次级反激过冲小，变压器初级能量不能迅速传递到次级。 (2) 当C值特别大时，电压峰值小于次级反射电压，这时钳位电容C上的电压值将一直保持在次级反射电压值左右，即钳位电阻变为死负载，在整个过程中将一直消耗磁芯的能量，降低变压器效率。 (3) 当R、C值过小时，因为R、C时间常数小，在开关管S下一次开通时，C上的电压很快会降到次级反射电压，钳位电阻都将成为死负载，消耗变压器的能量。 (4) 当R、C取值适宜时，C上电压在开关管截止瞬间迅速上升，二极管D截止，电容C通过电阻R放。在下一次开关管S开通瞬间，C上电压放到接近次级反射电压，在下一次导通时，C上的能量恰好可以完全释放完。这时取值钳位效果较好，但电容峰值电压大，器件应力大，对选择功率MOS管应特别注意，注意留好余 17