1、研發中心 彭磊（下）反激開關電源特點 優點優點 成本低，外圍元件少，低耗能，可設置多成本低，外圍元件少，低耗能，可設置多組輸出。組輸出。 缺點缺點 輸出紋波比較大。輸出紋波比較大。 彌補缺陷的方法彌補缺陷的方法 輸出加低內阻濾波電容或加輸出加低內阻濾波電容或加LC噪聲濾波器噪聲濾波器可以改善可以改善電動自行車電源電路原理圖次級側電路原理圖次級整流二極管的選型 為了降低輸出整流損耗，次級整流二極管一般選用肖特基為了降低輸出整流損耗，次級整流二極管一般選用肖特基二極管，肖特基二極管有較低的正向導通壓降二極管，肖特基二極管有較低的正向導通壓降Vf，能通過，能通過較大的電流。較大的電流。輸出整流二極管

2、的耐壓值輸出整流二極管的耐壓值二極管的平均電流值二極管的平均電流值二極管的峰值電流值二極管的峰值電流值次級整流管的熱設計 二極管的熱損耗包括正向導通損耗、反向漏電流二極管的熱損耗包括正向導通損耗、反向漏電流損耗及恢復損耗。因為選用的是肖特基二極管，損耗及恢復損耗。因為選用的是肖特基二極管，反向恢復時間短和漏電流比較小，可忽略不記。反向恢復時間短和漏電流比較小，可忽略不記。 二極管的二極管的PN結對環境的熱阻可以通過結對環境的熱阻可以通過DATASHEET查得查得Rthjc=1.2C/W Tj=Rthjc*Vf*Id_rms+Ta Ta為工作的環境溫度為工作的環境溫度 Tj為二極管工作溫度理論值

3、為二極管工作溫度理論值 Vf表示二極管的正向導通壓降表示二極管的正向導通壓降 Id_rms表示通過二極管的平均電流表示通過二極管的平均電流吸收回路 吸收的本質吸收的本質 ，什么是吸收？，什么是吸收？ 在拓撲電路的原型上是沒有吸收回路的，實際電在拓撲電路的原型上是沒有吸收回路的，實際電路中都有吸收，由此可以看出吸收是工程上的需路中都有吸收，由此可以看出吸收是工程上的需要，不是拓撲需要。要，不是拓撲需要。 吸收一般都是和電感有關，這個電感不是指拓撲吸收一般都是和電感有關，這個電感不是指拓撲中的感性元件，而是指諸如變壓器漏感、布線雜中的感性元件，而是指諸如變壓器漏感、布線雜散電感。散電感。 吸收是針

4、對電壓尖峰而言，電壓尖峰從何而來？吸收是針對電壓尖峰而言，電壓尖峰從何而來？電壓尖峰的本質是什么？電壓尖峰的本質是什么？ 電壓尖峰的本質是一個對結電容的電壓尖峰的本質是一個對結電容的dv/dt充放電過充放電過程，而程，而dv/dt是由電感電流的瞬變（是由電感電流的瞬變（di/dt）引起的，）引起的，所以，降低所以，降低di/dt或者或者dv/dt的任何措施都可以降低的任何措施都可以降低電壓尖峰，這就是吸收。電壓尖峰，這就是吸收。吸收回路 吸收的作用？吸收的作用？ 1、降低尖峰電壓、降低尖峰電壓 2、緩沖尖峰電流、緩沖尖峰電流 3、降低、降低di/dt和和dv/dt，即改善，即改善EMI品質品質

5、 4、減低開關損耗，即實現某種程度的軟開、減低開關損耗，即實現某種程度的軟開關。關。 5、提高效率。提高效率是相對而言的，若、提高效率。提高效率是相對而言的，若取值不合理不但不能提高效率，弄不好還取值不合理不但不能提高效率，弄不好還可能降低效率。可能降低效率。吸收回路RC吸收的特點：吸收的特點：1、雙向吸收。一個典型的被吸收電壓波形中包括上升沿、雙向吸收。一個典型的被吸收電壓波形中包括上升沿、上升沿過沖、下降沿這三部分，上升沿過沖、下降沿這三部分，RC吸收回路在這三各過程吸收回路在這三各過程中都會產生吸收功率。通常情況下我們只希望對上升沿過沖中都會產生吸收功率。通常情況下我們只希望對上升沿過沖

6、實施吸收。因此這意味著實施吸收。因此這意味著RC吸收效率不高。吸收效率不高。2、不能完全吸收。這并不是說、不能完全吸收。這并不是說RC吸收不能完全吸收掉上升吸收不能完全吸收掉上升沿過沖，只是說這樣做付出的代價太大。因此沿過沖，只是說這樣做付出的代價太大。因此RC吸收最好吸收最好給定一個合適的吸收指標，不要指望它能夠把尖峰完全吸收給定一個合適的吸收指標，不要指望它能夠把尖峰完全吸收掉。掉。3、RC吸收是能量的單向轉移，就地將吸收的能量轉變為熱吸收是能量的單向轉移，就地將吸收的能量轉變為熱能。盡管如此，這并不能說損耗增加了，在很多情況下，吸能。盡管如此，這并不能說損耗增加了，在很多情況下，吸收電阻

7、的發熱增加了，與電路中另外某個器件的發熱減少是收電阻的發熱增加了，與電路中另外某個器件的發熱減少是相對應的，總效率不一定下降。設計得當的相對應的，總效率不一定下降。設計得當的RC吸收，在降吸收，在降低電壓尖峰的同時也有可能提高效率。低電壓尖峰的同時也有可能提高效率。吸收回路 吸收的誤區吸收的誤區1、Buck續流二極管反壓尖峰超標，就拼命的在二極管兩端加續流二極管反壓尖峰超標，就拼命的在二極管兩端加RC吸收。吸收。 這個方法卻是錯誤的。為什么？因為這個反壓尖峰并不是二極這個方法卻是錯誤的。為什么？因為這個反壓尖峰并不是二極管引起的，盡管表現是在這里。這時只要加強管引起的，盡管表現是在這里。這時只

8、要加強MOS管的吸收或管的吸收或者采取其他適當的措施，這個尖峰就會消失或者削弱。者采取其他適當的措施，這個尖峰就會消失或者削弱。2、副邊二極管反壓尖峰超標，就在這個二極管上拼命吸收。、副邊二極管反壓尖峰超標，就在這個二極管上拼命吸收。 這種方法也是錯誤的，原因很清楚，副邊二極管反壓尖峰超標這種方法也是錯誤的，原因很清楚，副邊二極管反壓尖峰超標都是漏感惹的禍，正確的方法是處理漏感能量。都是漏感惹的禍，正確的方法是處理漏感能量。3、反激、反激MOS反壓超標，就在反壓超標，就在MOS上拼命吸收。上拼命吸收。 這種方法也是錯誤的。如果是漏感尖峰，或許吸收能夠解決問這種方法也是錯誤的。如果是漏感尖峰，或

9、許吸收能夠解決問題。如果是反射電壓引起的，吸收不但不能能夠解決問題的，題。如果是反射電壓引起的，吸收不但不能能夠解決問題的，效率還會低得一塌糊涂，因為你改變了拓撲。效率還會低得一塌糊涂，因為你改變了拓撲。 吸收回路 吸收的計算吸收的計算 書上網絡上都有關于吸收回路的計算方法的介紹書上網絡上都有關于吸收回路的計算方法的介紹,但但由于寄生參數的影響由于寄生參數的影響,這些公式幾乎沒有實際意義這些公式幾乎沒有實際意義,實實際上大部分的際上大部分的RC參數是靠實驗來調整的參數是靠實驗來調整的,但但RC的組合的組合理論上有無窮多理論上有無窮多,怎么來初選這個值是很關鍵的怎么來初選這個值是很關鍵的,下面下

10、面來介紹一些實用的理論和方法來介紹一些實用的理論和方法 。 1、先不加、先不加RC,用容抗比較低的電壓探頭測出原始的用容抗比較低的電壓探頭測出原始的震蕩頻率震蕩頻率.此震蕩是有此震蕩是有LC 形成的形成的,L主要是變壓器次級主要是變壓器次級漏感和布線的電感和輸出電容漏感和布線的電感和輸出電容, C主要是二極管結電主要是二極管結電容和變壓器次級的雜散電容。容和變壓器次級的雜散電容。吸收回路 2、測出原始震蕩頻率后、測出原始震蕩頻率后, 可以試著在二極可以試著在二極管上面加電容管上面加電容,直到震蕩頻率變為原來的直到震蕩頻率變為原來的1/2.則原來震蕩的則原來震蕩的C值為所加電容的值為所加電容的1

11、/3,知道了知道了C就可以算就可以算R值了值了, R=2fL=1/(2fC)。把。把R加到所加加到所加C上上,震蕩就可以大大衰減。這時震蕩就可以大大衰減。這時再適當調整再適當調整C值的大小值的大小,直到震蕩基本被抑直到震蕩基本被抑制。制。吸收回路 吸收電路測試經驗總結：吸收電路測試經驗總結： 一、吸收電容一、吸收電容C的影響的影響 1、并非吸收越多損耗越大，適當的吸收有、并非吸收越多損耗越大，適當的吸收有一個效率最高點。一個效率最高點。 2、吸收電容、吸收電容C的大小與吸收功率（的大小與吸收功率（R的損的損耗）呈正比關系。即：吸收功率基本上由耗）呈正比關系。即：吸收功率基本上由吸收電容決定。吸

12、收電容決定。吸收回路 二、吸收電阻二、吸收電阻R的影響的影響 1、吸收電阻的阻值對吸收、吸收電阻的阻值對吸收效果效果干系重大，影響明顯。干系重大，影響明顯。 2、吸收電阻的阻值對吸收、吸收電阻的阻值對吸收功率功率影響不大，即：吸收影響不大，即：吸收功率主要由吸收電容決定。功率主要由吸收電容決定。 3、當吸收電容確定后，一個適中的吸收電阻才能達、當吸收電容確定后，一個適中的吸收電阻才能達到最好的吸收效果。到最好的吸收效果。 4、當吸收電容確定后，最好的吸收效果發生在發生、當吸收電容確定后，最好的吸收效果發生在發生最大吸收功率處。換言之，哪個電阻發熱最厲害就最最大吸收功率處。換言之，哪個電阻發熱最

13、厲害就最合適。合適。 5、當吸收電容確定后，吸收程度對效率的影響可以、當吸收電容確定后，吸收程度對效率的影響可以忽略忽略。吸收回路 軟件仿真不同阻值時的波形曲線圖軟件仿真不同阻值時的波形曲線圖次級濾波電容的計算次級輸出電容損耗的計算Tan() 代表電容的代表電容的 損失角正切值損失角正切值ESR1代表電容的內阻代表電容的內阻Pcout代表電容的輸出損耗代表電容的輸出損耗輸出電感的計算 IL=Iout/(1-Dmax) 先計算出電感上電流先計算出電感上電流 L=(Vdcmin*Dmax)/(Fs*IL*r) L為電感量為電感量 Vdcmin為最小的輸入直流電壓為最小的輸入直流電壓 Dmax為最大

14、占空比為最大占空比 Fs為開關頻率為開關頻率 IL為流經電感的電流為流經電感的電流 r為系數取值為系數取值0.4反饋回路采用最常用的TL431加光耦電路。外圍元件由ZD2、R6、R15、R17、R10、R16組成。ZD2為43V穩壓管，因電流很小，工作在反向導通區。選43V是因為TL431最大的可調節電壓是36V，為了能使用這個精密可調器件，我們必須把電壓降低到TL431可正常工作的范圍內。R6為保證TL431死區電流的大小，輸出電壓大于7.5V時TL431死區電流可以通過光耦發光二極管的導通提供，因此可以不加，低于7.5V時，R6=Vout-(Vref-Vb)/1mA Vout表示輸出電壓；

15、Vref表示基準電壓2.5V；Vb表示管壓降0.7V。TL431中的總偏置就接近 5mA，而經驗顯示這 5mA 的電流可實現足夠的性能，而不會犧牲待機能耗。R15=Vout/5mA. 減小光耦LED串聯電阻 R15并不會改變TL431的電流，因為 TL431 的電流由初級端反饋電流 IC 施加，通過光耦合器電流傳輸比(CTR)反射在 LED 中。改變 R15 值會影響中帶增益，而非 TL431 偏置，因為系統采用閉環形式工作。R17、 R10、R16組成的分壓器在輸出電壓達到目的值時。R10與R17的節點電壓剛好等于431內部參考電壓。反饋分壓回路反饋補償回路 C8、C4、R19組成了組成了4

16、31所需的回收回路補償，所需的回收回路補償，以便穩定控制回路。以便穩定控制回路。 穩定的反饋環路對開關電源來說是非常重要的，穩定的反饋環路對開關電源來說是非常重要的，如果沒有足夠的相位裕度和幅值裕度，電源的動如果沒有足夠的相位裕度和幅值裕度，電源的動態性能就會很差或者出現輸出振蕩。態性能就會很差或者出現輸出振蕩。 TL431 是開關電源次級反饋最常用的基準和誤差是開關電源次級反饋最常用的基準和誤差放大器件，其供電方式不同對它的傳遞函數有很放大器件，其供電方式不同對它的傳遞函數有很大的影響，很多分析資料常常忽略這一點。大的影響，很多分析資料常常忽略這一點。 關于補償回路會作為一節課單獨講解。關于

17、補償回路會作為一節課單獨講解。輸出過壓保護 電路的過壓保護分兩級電路的過壓保護分兩級 1、反饋回路的保護，當電壓超出設定電壓、反饋回路的保護，當電壓超出設定電壓值反饋回路會將信息反饋到值反饋回路會將信息反饋到PWM控制控制IC，來調節占空比限制輸出電壓。來調節占空比限制輸出電壓。 2、若反饋回路失效，輸出末端加穩壓二極、若反饋回路失效，輸出末端加穩壓二極管，當輸出遠高出設定電壓，穩壓二極管管，當輸出遠高出設定電壓，穩壓二極管反向擊穿，使輸出正負極形成短路，使初反向擊穿，使輸出正負極形成短路，使初級啟動短路保護或熔斷保險保護。級啟動短路保護或熔斷保險保護。 限流電路 限流電路由限流電路由R18、

18、U5、C17、R9、R20、R21 組成。組成。 工作原理：工作原理：R18為回路的電流檢測電阻，為了降低損耗，為回路的電流檢測電阻，為了降低損耗，此電阻選擇時盡量的小。此電阻選擇時盡量的小。U5為運算放大器為運算放大器LM358，358內內部由兩個運放，我們將兩個運放一個做放大器，一個做比部由兩個運放，我們將兩個運放一個做放大器，一個做比較器，將檢測電阻上的電壓值放大較器，將檢測電阻上的電壓值放大32.4倍后與基準電壓做倍后與基準電壓做比較。當運放值低于基準值時，比較器輸出高電平比較。當運放值低于基準值時，比較器輸出高電平（358VCC電壓），當運放值高于基準電壓值時，比較器電壓），當運放值

19、高于基準電壓值時，比較器輸出低電平（相對于接地）輸出低電平（相對于接地）.限流電路 比較器的輸出為低電平后，光耦和比較器的輸出為低電平后，光耦和431的節點電壓會經過二極管導通的節點電壓會經過二極管導通到地，從而改變光耦發光管的回路到地，從而改變光耦發光管的回路電流，光耦光電管根據電流的大小電流，光耦光電管根據電流的大小反饋信息到反饋信息到PWM芯片，芯片，PWM芯片芯片通過反饋信息調節占空比，降低輸通過反饋信息調節占空比，降低輸出電壓來維持輸出電流的大小，以出電壓來維持輸出電流的大小，以此起到限流的目的。由于占空比調此起到限流的目的。由于占空比調節的寬度有限，過低的電壓超出了節的寬度有限，過

20、低的電壓超出了變壓器正常工作的頻點，實際應用變壓器正常工作的頻點，實際應用中會出現變壓器嘯叫的情況，此狀中會出現變壓器嘯叫的情況，此狀況可以調節補償環路及變壓器參數況可以調節補償環路及變壓器參數可以解決。可以解決。關于隔離器件光耦光耦全稱是光電耦合器，英文名字是：光耦全稱是光電耦合器，英文名字是：optical coupler，英文縮寫為，英文縮寫為OC，亦稱光電隔離器，簡稱光耦。，亦稱光電隔離器，簡稱光耦。光耦隔離就是采用光電耦合器進行隔離，光耦合器的結構相當于光耦隔離就是采用光電耦合器進行隔離，光耦合器的結構相當于把發光二極管和光敏把發光二極管和光敏(三極三極)管封裝在一起。管封裝在一起。發光二極管把輸入的電信號轉換為光信號傳給光敏管轉換為電信發光二極管把輸入的電信號轉換為光信號傳給光敏管轉換為電信號輸出，