基于多路单端反激式开关电源的设计方案

3.2 输入整流滤波电路

由EMI滤波电路、整流电路、稳压电路组成。

EMI滤波电路针对来自电网噪声干扰。采用由L1,CX1,CX2,CY1,CY2构成典型的Π型滤波器。

CX1和CX2用来滤除来自电网的差模干扰，称为X电容，通常取值100~220 nF,这里取100 μF;CY1和CY2用来滤除来自电网的共模干扰，称为Y电容，通常取值为1~4.7 nF,这里取2.2 nF;同样用来消除共模干扰的共模电感L1的取值8~33 mH,这里取8 mH,采取双线并绕。

输入整流电路选择不可控全波整流桥。整流桥的反向耐压值应大于1.25倍的最大直流输入电压，整流桥的额定电流应大于两倍的交流输入的有效值，计算后选择反向击穿电压为560 V,额定电流为3 A的KBP306整流桥。

在当前的供电条件下，输入储能

得到输入直流电压的最小值和最大值。

3.4 高频变压器

3.4.1 磁芯的选择

磁芯是制造高频变压器的重要组成，设计时合理、正确地选择磁芯材料、参数、结构，对变压器的使用性能和可靠性，将产生至关重要的影响。高频变压器磁芯只工作在磁滞回线的第一象限。在开关管导通时只储存能量，而在截止时向负载传递能量。因为开关频率为100 kHz,属于比较高的类型，所以选择材料时选择在此频率下效率较高的铁氧体，由：

估算磁芯有效截面积为0.71 cm2,根据计算出的Ae 考虑到阈量，查阅磁芯手册，选取EE2825,其磁芯长度A=28 mm,有效截面积SJ=0.869 cm2,有效磁路长度L=5.77 cm,磁芯的等效电感AL=3.3 μH/匝2,骨架宽度Bw=9.60 mm.

3.4.2 初级线圈的参数

(1)最大占空比。根据式(1)，代入数据：宽范围输入时，次级反射到初级的反射电压VoR 取135 V,查阅TOP223Y数据手册知MOSFET导通时的漏极至源极的电压VDS=10 V,则：

(2)设置KRP .KRP= IR IP ,其中IR为初级纹波电流;IP为初级峰值电流;KRP用以表征开关电源的工作模式(连续、非连续)。连续模式时KRP小于1,非连续模式KRP大于1.对于KRP的选取，一般由最小值选起，即当电网入电压为100 VAC/115 VAC或者通用输入时，KRP=0.4;当电网输入电压为230 VAC时，取KRP=0.6.当选取的KRP较小时，可以选用小功率的功率开关，但高频变压器体积相对要大，反之，当选取的KRP较大时，高频变压器体积相对较小，但需要较大功率的功率开关。对于KRP的选取需要根据实际不断调整取最佳。

(3)初级线圈的电流初级平均输入电流值(单位：A)：

可知，KRP 选取合适。TOPSwitch器件的选择遵循的原则是选择功率容量足够的最小的型号。

(4)变压器初级电感

3.4.3 初级次级绕组匝数

当电网电压为230 V和通用输入220 V时：每伏特取0.6匝，即KNS=0.6.由于输出侧采用较大功率的肖特基二极管用作输出整流二极管，因此VD取0.7 V,磁芯的最大工作磁通密度在BM在2 000~3 000 GS范围内。偏置二极管VDB的压降取0.7 V,偏置电压VB取12 V.

初级绕组匝数：

3.5 输出整流滤波电路

由整流二极管、滤波电容和平波电感组成。将次级绕组的高频方波电压转变成脉动的直流电压，再通过输出滤波电路滤除高频纹波，使输出端获得稳定的直流电压。肖特基二极管正向导通损耗小、反向恢复时问短，在降低反向恢复损耗以及消除输出电压中的纹波方面有明显的性能优势，所以选用肖特基二极管作为整流二极管，参数根据最大反向峰值电压VR选择，同时二极管的额定电流应该至少为最大输出电流的3~5倍。次级绕组的反向峰值电压VSM为：

下面主要是确定R4~R8的值：

按照应用要求，对5 V电源要求较高，但也要兼顾12 V电源，权衡反馈量，将R7,R8的反馈权值均设置为0.6,0.4,各个输出的稳定性均得到保障和提高。

只有5 V输出有反馈时，如R4,R7取值均为10 kΩ，此时电流IR7 =250 μA,分权后，R7分得150 μA、R8分得150 μA.根据TL431的特性知，Vo,VREF,R7,R8,R4之间存在以下关系：

式中：VREF为TL431参考端电压，为2.5 V;Vo为TL431输出电压。根据电流分配关系得(单位：kΩ)：

式中：VF 为光耦二极管的正向压降，由PC817技术手册知，典型值为1.2 V.先取R5=390 Ω，可得R6=139 Ω，取标称值150 Ω。

3.7 控制回路

由电容C7和电阻R12串联组成。C9用来滤除控制端的尖峰电压并决定自动重启动时序，并和R12一起设定控制环路的主极点为反馈控制回路进行环路补偿。由数据手册知，C9选择47 μF/25 V的电解电容，当C9 =47 μF时，自动重启频率为1.2 Hz,即每隔0.83 s检测一次调节失控故障是否已经被排除，若确认已被排除，就自动重启开关电源恢复正常工作。R12取6.2 Ω。

4 方案的实验结果

根据以上方案设计的方法和规范，设计出的一种基于TOP223Y双路+5 V/3 A,+12 V/1 A输出的反激式开关电源。在宽范围85~265 VAC的输入范围下对其性能进行了测试，如表1所示。