反激电源的设计步骤是怎样的？反激电源电路图解

设计变压器，就是要先选定一个工作点，在这个点就是最低的交流输入电压，对应于最大的输出功率。第一步，选定原边感应电压VOR。第二步，确定原边电流波形的参数。第三步，选定变压器磁芯。第四步，计算变压器的原边匝数。第五步，确定次级绕组的参数匝数和线径。第六步，确定反馈绕组的参数。第七步，确定电感量，使用公式 L = Vs*TON/(Ip*Krp) 就可以确定原边电感值了。

以下是反激电源的设计步骤及关键电路图解（中文说明）：

一、反激电源设计步骤

1. 确定设计规格

输入电压范围（如85-265V AC 或 24V DC）
输出电压/电流（如12V/2A）
效率目标（如>85%）
隔离要求（初级-次级安全隔离）
工作频率（典型50kHz-130kHz）

2. 选择拓扑结构

常见反激类型：
- 准谐振反激（QR）：效率高，EMI低
- 有源钳位反激（ACF）：回收漏感能量
- 传统PWM反激：成本低，设计简单

3. 计算功率级参数

输出功率：( P_o = V_o \times I_o )（如12V×2A=24W）
估计输入功率：( P_{in} = P_o / \eta )（η取0.85 → 28.2W）
最大占空比( D_{max} )：
通常设0.4-0.5（高压输入取小值，低压取大值）
反射电压( V_R )：
( V_R = \frac{V_o + V_f}{N} )（( V_f )为输出二极管压降，N为匝比）

4. 设计高频变压器

计算初级电感( L_p )：
( Lp = \frac{V{in_min}^2 \times D{max}^2}{2 \times P{in} \times f{sw}} )
（( f{sw} )为开关频率）
计算匝比( N )：
( N = \frac{V{in_min} \times D{max}}{(V_o + Vf) \times (1 - D{max})} )
选定磁芯：
按( Ae )（有效截面积）和( B{max} )（磁通密度，一般<0.3T）计算匝数：
- 初级匝数( N_p )：
  ( N_p = \frac{Lp \times I{p_pk}}{B_{max} \times Ae} )
  （( I{p_pk} )为初级峰值电流）
- 次级匝数( N_s )：( N_s = \frac{N_p}{N} )
气隙计算：避免磁芯饱和，需增加气隙长度

5. 功率器件选型

开关管（MOSFET）：
耐压 > ( V_{in_max} + VR + \text{裕量} )（裕量取100-150V）
电流 > ( 2 \times P{in} / (V{in_min} \times D{max}) )
输出二极管：
耐压 > ( N \times V_{in_max} + V_o )
电流 > ( 2 \times I_o )

6. 吸收电路设计

RCD钳位电路：
用于吸收漏感能量，保护MOSFET
( R{clamp} \approx \frac{(V{clamp})^2}{0.6 \times L{lk} \times I{pk}^2 \times f{sw}}} )
( V{clamp} = VR + V{in_max} )

7. 反馈环路设计

使用光耦+TL431：隔离反馈
- 分压电阻计算：
  ( R1 = \frac{Vo \times R2}{V{ref}} )（( V_{ref} = 2.5V )）
- 补偿网络：RC补偿避免振荡（如Type II补偿器）

8. 控制IC外围电路

供电（Vcc）：
通过辅助绕组整流供电（或电阻降压启动）
电流采样电阻( R_s )：
( Rs = \frac{V{cs}}{I{p_pk}} )（( V{cs} )为IC电流检测阈值）

9. 输入/输出滤波

输入电容：
容量按( C_{in} > \frac{Po}{2 \pi f{line} \times V_{in_min} \times \Delta V} )（ΔV为纹波）
输出电容：
按纹波电流和电压纹波选型（ESR是关键参数）

10. 优化与验证

仿真：使用LTspice或PSIM验证环路稳定性
测试：
通电测试→效率/温升/纹波测量→动态负载响应→EMC测试

二、反激电源典型电路图解

        +-----------+         +-------+
 AC IN  | EMI滤波器 |         |       |     +------+
 ───────►           ├──┬──────► MOSFET │     |      |
        +-----------+  │      |       │     | 变压器│
                       │      +-------+     |      |
                   +---↓--+        │        +--+---+
                   | 整流桥 |        │           │
                   |  &    ◄────────┘           │
                   | 滤波电容|                   │
                   +-------+                    │
                       │                        │
                       ├─────────────┐          │
                       │             │          │
                   +---↓--+    +-----↓-----+    │
                   |控制IC ├───► 电流检测    |    │
                   | &驱动 |    | Rs & 补偿 |    │
                   +------+    +-----------+    │
                                             +--↓---+
                                             | 输出 |      +------+
                                             | 整流 ◄──────► 滤波 │
                                             |      |  D1   | 电容 ├──► Vo+
                                             +-↑--+-+       +------+
                                               |  |             │
                                               |  └─────┐       │
                                               │        │       │
                                            +--↓-+   +--↓-+     │
                                            |光耦|   |TL431|     │
                                            |    ◄───┤    |     │
                                            +----+   +-----+     ▼
                                                 │       │      GND
                                                 └───────┘

关键部分说明：