对开关电源的检修方法个人综述

 

开关电源简述：

开关电源从激励方式来看，有自激和它激两种。还有一个分类形式－－串联

和并联，串联电路已完全淘汰，没必要再研究它了。

其中自激电路比较有代表性的大家也很熟悉的是A3电源，它激的基本都是电源模块

或者用一个小集成块驱动开关管。模块的代表电路有STR-S6709/STR6656等,独立集成块驱动开关

管的有TEA2261、TDA4605等.

新机型已经出现了很多模块，几乎都是它激式了。

单块模块基本都是它激电路，也有自激的，比如6309。

自激电路基本构成：

自激电路的实质其实就是一个单管自激振荡电路，加入脉宽控制电路和稳压取样电路就成了

最基本的开关电源，当然，实际电路还要加入必要的过流过压保护。

自激振荡电路的调整方式除了脉冲宽度调整外，还有一个方式－－调频，调频电路

比较复杂，已经落伍，基本不用。我见过的机型好像有：德律风根都是一些

欧洲品牌。

自激振荡电路有两个最基本的元件：一个电阻（约20－47欧）和一个电容串联，

正是它们将开关变压器某绕组的脉冲信号反馈到三极管基极，以维持三极管的稳定振荡状态。

它激电路构成：

它激电路因电路形式比较复杂，用分离元件来实现是不现实的，而集成电路的

优势恰恰是能将复杂的多元件电路集成到一个芯片之中，所以它激电路最适合模块，

自激电路中各种大容量（相对的，1UF已经大得不得了啦）电容较多，反倒难以集成化，也难以开发出新型号模块。

它激模块的特征更明显，振荡源是需要工作电压的，这个电压当然要滤波、稳压，

还要从整流主电源上获得启动电压，启动后自动从开关变压器获取电源维持稳定工作。

不管自激或者它激，必然有一个能承受高压脉冲的开关管。在自激电路中通常都是普通三极管（NPN）。

场效应管相对来说能承受更大的功率和温度而体积可以稍微小一点，因此，新出现的电源模块大多数都是集成了

场效应管。

以上谈到的是常见CRT电视机的开关电源，不包括电脑主机电源、液晶等离子电视机电源。

说句题外话，液晶等离子电源被设计得很复杂，元件也很特殊，虽然说的是节能高效，个人认为，弄得那么复杂很可能

还有技术垄断的成份，让你没法修。

自激电路维修心得：

上面说了，自激电路的核心就是单管振荡电路，ok，只要振荡回路具备，启动电流具备，振荡条件完整了。

检修一个不能起振的电源，有的同志会检查每一个元件，查不到就晕，我也查，但只是粗查，我使用的是数字表，在线量一量各二极管三极管、光藕、电阻。

没找到明显坏元件时，我会毫不犹豫的去掉脉宽控制，让开关管独立振荡，先把电源启动起来。

短路脉宽控制三极管BE结，命令它停止工作。

开关管失去控制完全自由振荡，将输出很高电压，同时开关管自身电流、集电极脉冲电位都会升高，开关管会击穿。

取消脉宽控制当然要有前提－－在开关变压器进电处割断，串入200W灯泡，这200W灯泡能起到限流作用，可保证开关管不烧。输出+B接假负载25W，这25W的目的是将电压输出强行拖低，迫使输出电压不至于太高而损坏后面电路。（行管be结短接命令行输出暂停。）

好啦，电源接近裸体了，只剩下启动电阻和振荡回路的电阻电容，没理由不起振了（变压器损坏极少见，输出短路自然要优先排除）。

起振了，恢复脉宽三极管，其它实质问题没解决，此时仍然会“三无”

第二步，脱开光藕次级一个脚，让光藕失效，光藕是一个分界点，脱开后电源起振，问题在稳压取样和光藕本身，还不能起振，从光藕到脉控管之间就是病根了。

没有光藕的电路，可从脉控三极管至取样三极管之间，逐级短路或短路，逐级让电路停止工作。

通电、安全，我的法宝。可能麻烦一点，但百试不爽，指导徒弟维修能更快让他接受并消化。

近日维修两例：

1，A3电源不起振。

徒弟已仔细测量了各个元件，检修陷入困境。

再次问他确认每个元件都测量过了吗，回答肯定。三下五除二，串入灯泡接上假负载。

短路脉控管be结，不起振，有点晕，见鬼了。

莫非该管ce漏电，拆了它，起振了，哈哈。

测量它，好的，换一个装上去，还是不起振。

冷静分析，应该是启动电流问题了，该电路启动电阻由三个电阻串联，量第二个电阻后面居然还有100V，它之后只剩下一个15k到开关管基极了，只能是15K阻值变大了，判断正确，开路了，15k还并了一个二极管，启动电流要通过这个反接的二极管（软击穿它）才能到达，修复。

这15k电阻是应该能在线量出来的，不能起振也应该首先检查启动电路，被徒弟误导，呵呵。

参见附图

 

 

2，6309模块，不起振。

本人对6309很陌生，各功能脚不熟悉，只好老一套，串、并灯泡。

安全措施建立后，脱掉光藕，不能起振。

网上求援，立即找到该电源图纸，检查了各重要部位，无果，可以确认外围元件正常。

模块损坏通常都是击穿，这里没有击穿，损坏可能性不大，晚上维修也买不来元件，第二天必须交货，用户就住在附近50米内，不能及时修好声誉扫地。

再次网上求援，求该模块内部电路，拉登版主伸出了援手， 在此谢谢了。

分析内部电路3脚是开关管的基极，2脚发射极，1脚集电极。换到二极管档测量这个三极管，be结压降900（数字表显示值），bc结700，be结显然不对！

被逼无奈，找一开关管直接并联上去，开机，起振。

心中一乐，以为可就此修复这个模块。

恢复光藕，不行，不能稳压，短路光藕次级，无效，实测电压约150V.

果断判定模块损坏，停工，令徒弟清早买回6309，告诉他装上去一定ok， 当然ok.

此例没有灯泡的保护措施，检修是有一定困难的，（能直接换一个就免谈了，换上了直接开机也会有顾虑）

题外话：缺件时要创造条件继续检修，即便不能修复也该尽量把问题落实。

它激式模块开关电源维修：

常在各论坛、Q群中见到有人寻求模块电源的检修方法，不才，在此抛砖引玉吧。

1，找出该模块的资料，外围图，最好能找到内部图哪怕是方框图。

     新型号电源模块不断涌现，确实给我们带来了麻烦，好在有网络了，区区电源图还是能找到   的。

2，确定该模块的工作电压脚。

     这个不难，电源必有滤波及稳压。

3，找到启动元件、过流保护电阻等关键性部位。

     过流检测电阻往往并联有稳压管，这个稳压管在电源击穿性损坏时通常跟着击穿，要脱开了测量。

4，恢复损坏元件后不要轻易通电开机，做好保护措施。

     新型电源外围元件已经是越来越少了，但我们检修中难免还会有某些疏漏，一不小心，“砰“！

5，早期的模块，振荡源会将激励信号在外部送达开关管，有个基本通用的原则，只要模块工作电压具备，激励信号就能产生。必要时我们可以切断激励通路，测量激励是否存在。

     新模块脚位极少，这个激励信号我们看不到测不到了。

所谓保护措施，还是串200W灯泡用25W假负载。

试机时关注负载灯泡能否闪亮，哪怕是闪一下，能亮，则电源启动没问题。

电源模块工作时对外部条件有稍高要求，很可能在200W灯泡串联时无法稳定工作，串灯泡的意义在于：a，确定电源能否起振并输出电压。b，不能起振时安全的检测模块的低压工作电压。c，当稳压环路存在问题时，因灯泡限流，模块是安全的。     

能启动后将光藕3、4脚短路，重启，正常情况电源将被关闭，或输出极低。此举能确定稳压电路的光藕之后部分正常与否。

稳压取样元件较少，检查不难，取样集成块损坏几率极低。

下一步，拆掉假负载，也就是让电源空载。测＋B。

本人经验，正常时，所有的模块都能在串有200W前提下空载稳定工作。只要＋B在115－145之间，ok，稳压环路一切正常。

至此，保护灯泡已可拆除，再空载观察数分钟，电源修复。

各种模块电源必有光藕，一般都使用稳压取样集成块。

待机电源电压通常是50－90V，待机电压正常不代表稳压取样电路已经正常，需要二次开机或者强行取消待机状态。

找到取样集成块最近的一个三极管，它就是待机控制三极管，改变它的状态，短路断路等，让电源输出规定值主电压。

常有人问，某机的+B电压是多少。

其实不必，＋B电压能见到的有115、120、125、130、135、145。只要是这几个数字，都可以认定正常。

小提示：判断+B是否过高，图象幅度是最可靠的标准（行电路完好是前提），还有一个可直接测量的点，场电源27V。这27V是不稳压的，直接被＋B电压所决定。

开关管的代换

本人一贯认为，开关管代换只有一个原则，大的代换小的。

本人实际备用的三极管只有C5208/C4706/THD215，通换一切各尺寸电源开关管，其中，5208通用于各种小屏幕电源，29也照用，4706和THD215用于某些要求高的电源，使用原型号不代换。

场效应开关管也是一样，大代小，我只有一个型号（记不住），通吃。

普通开关管，大屏幕的和小屏幕的差价仅5毛钱， 何必。

模块低压供电的三极管代换

毫无疑问，模块提倡的是低能耗，它的低压部位所需电能肯定不高，因此，向它供电的三极管不存在功率要求。

要重视的只是耐压。

以长虹29N16电源为例，Q831/BULT118，这个三极管难道了许多人，其实它只是在启动瞬间工作然后截止，它的进电是300V，耐压要求比较高。其实，它唾手可得，视放管。本人至少用过100台机了，无一意外。

其它模块没有从300V通过三极管获得启动电压的，都是从反馈中取电压然后用三极管稳压，一般三极管都能承担，ok，为保险起见，请选用任何型号的中功率管。

电源损坏需重视的几个问题（雷击损坏除外）：

！300V电容，必须粗略测量。

   若能测出它确实失容，太好了，它就是病根，其它的不必检查了。

！尖峰吸收电容，此电容工作电压极高，电源正常工作时损坏要重视它。

   近日遇到一网友把尖峰吸收电路的二极管也换了，大可不必，只要测量是好的，一般不需要质疑它。

！使用多年的机器要把电源部分的100UF以下的电解全换掉，电解是一种有时效的元件，它在电源 中存在，对我们来说绝对是好事。

！检查负载中可能存在的短路、过载现象。

   通常，开关电源都设有过流过压保护，因过载而烧电源似乎不可思议。

   非也，长虹N2916就是一个典型代表，它其它方面表现不错，就是不能承受一点过载。

   行激励电源滤波电容必须重视，它会引起行流过大，外观稍有不对的赶紧换掉。

！新型电源已有很多是启动电流从桥堆处直接获得，交流关机后300V得不到放电通路，电压将存在很久很久，若不小心它会把你电得跳起来或者在关机后测量中一不小心二次损坏。要注意放电，放电时电量很大不能短路。

开关电源简述：

以下全是本人自编，难免错漏，见笑。

开关电源从激励方式来看，有自激和它激两种。还有一个分类形式－－串联

和并联，串联电路已完全淘汰，没必要再研究它了。

其中自激电路比较有代表性的大家也很熟悉的是A3电源，它激的基本都是电源模块

或者用一个小集成块驱动开关管。模块的代表电路有STR-S6709/STR6656等,独立集成块驱动开关

管的有TEA2261、TDA4605等.

新机型已经出现了很多模块，几乎都是它激式了。

单块模块基本都是它激电路，也有自激的，比如6309。

自激电路基本构成：

自激电路的实质其实就是一个单管自激振荡电路，加入脉宽控制电路和稳压取样电路就成了

最基本的开关电源，当然，实际电路还要加入必要的过流过压保护。

自激振荡电路的调整方式除了脉冲宽度调整外，还有一个方式－－调频，调频电路

比较复杂，已经落伍，基本不用。我见过的机型好像有：德律风根，***，都是一些

欧洲品牌。

自激振荡电路有两个最基本的元件：一个电阻（约20－47欧）和一个电容串联，

正是它们将开关变压器某绕组的脉冲信号反馈到三极管基极，以维持三极管的稳定振荡状态。

它激电路构成：

它激电路因电路形式比较复杂，用分离元件来实现是不现实的，而集成电路的

优势恰恰是能将复杂的多元件电路集成到一个芯片之中，所以它激电路最适合模块，

自激电路中各种大容量（相对的，1UF已经大得不得了啦）电容较多，反倒难以集成化，也难以开发出新型号模块。

它激模块的特征更明显，振荡源是需要工作电压的，这个电压当然要滤波、稳压，

还要从整流主电源上获得启动电压，启动后自动从开关变压器获取电源维持稳定工作。

不管自激或者它激，必然有一个能承受高压脉冲的开关管。在自激电路中通常都是普通三极管（NPN）。

场效应管相对来说能承受更大的功率和温度而体积可以稍微小一点，因此，新出现的电源模块大多数都是集成了

场效应管。

以上谈到的是常见CRT电视机的开关电源，不包括电脑主机电源、液晶等离子电视机电源。

说句题外话，液晶等离子电源被设计得很复杂，元件也很特殊，虽然说的是节能高效，个人认为，弄得那么复杂很可能

还有技术垄断的成份，让你没法修。

自激电路维修心得：

上面说了，自激电路的核心就是单管振荡电路，ok，只要振荡回路具备，启动电流具备，振荡条件完整了。

检修一个不能起振的电源，有的同志会检查每一个元件，查不到就晕，我也查，但只是粗查，我使用的是数字表，在线量一量各二极管三极管、光藕、电阻。

没找到明显坏元件时，我会毫不犹豫的去掉脉宽控制，让开关管独立振荡，先把电源启动起来。

短路脉宽控制三极管BE结，命令它停止工作。

开关管失去控制完全自由振荡，将输出很高电压，同时开关管自身电流、集电极脉冲电位都会升高，开关管会击穿。

取消脉宽控制当然要有前提－－在开关变压器进电处割断，串入200W灯泡，这200W灯泡能起到限流作用，可保证开关管不烧。输出+B接假负载25W，这25W的目的是将电压输出强行拖低，迫使输出电压不至于太高而损坏后面电路。（行管be结短接命令行输出暂停。）

好啦，电源接近裸体了，只剩下启动电阻和振荡回路的电阻电容，没理由不起振了（变压器损坏极少见，输出短路自然要优先排除）。

起振了，恢复脉宽三极管，其它实质问题没解决，此时仍然会“三无”

第二步，脱开光藕次级一个脚，让光藕失效，光藕是一个分界点，脱开后电源起振，问题在稳压取样和光藕本身，还不能起振，从光藕到脉控管之间就是病根了。

没有光藕的电路，可从脉控三极管至取样三极管之间，逐级短路或短路，逐级让电路停止工作******。

通电、安全，我的法宝。可能麻烦一点，但百试不爽，指导徒弟维修能更快让他接受并消化。

近日维修两例：

1，A3电源不起振。

徒弟已仔细测量了各个元件，检修陷入困境。

再次问他确认每个元件都测量过了吗，回答肯定。三下五除二，串入灯泡接上假负载。

短路脉控管be结，不起振，有点晕，见鬼了。

莫非该管ce漏电，拆了它，起振了，哈哈。

测量它，好的，换一个装上去，还是不起振。

冷静分析，应该是启动电流问题了，该电路启动电阻由三个电阻串联，量第二个电阻后面居然还有100V，它之后只剩下一个15k到开关管基极了，只能是15K阻值变大了，******判断正确，开路了，15k还并了一个二极管，启动电流要通过这个反接的二极管（软击穿它）才能到达，******修复。

这15k电阻是应该能在线量出来的，不能起振也应该首先检查启动电路，被徒弟误导，呵呵。

参见附图

163dz.com.jpg (140.63 KB)

2007-8-18 06:56

2，6309模块，不起振。

本人对6309很陌生，各功能脚不熟悉，只好老一套，串、并灯泡。

安全措施建立后，脱掉光藕，不能起振。

网上求援，立即找到该电源图纸，检查了各重要部位，无果，可以确认外围元件正常。

模块损坏通常都是击穿，这里没有击穿，损坏可能性不大，晚上维修也买不来元件，第二天必须交货，用户就住在附近50米内，不能及时修好声誉扫地。

再次网上求援，求该模块内部电路，拉登版主伸出了援手， 在此谢谢了。

分析内部电路3脚是开关管的基极，2脚发射极，1脚集电极。换到二极管档测量这个三极管，be结压降900（数字表显示值），bc结700，be结显然不对！

被逼无奈，找一开关管直接并联上去，开机，起振。

心中一乐，以为可就此修复这个模块。

恢复光藕，不行，不能稳压，短路光藕次级，无效，实测电压约150V.

果断判定模块损坏，停工，令徒弟清早买回6309，告诉他装上去一定ok， 当然ok.

此例没有灯泡的保护措施，检修是有一定困难的，（能直接换一个就免谈了，换上了直接开机也会有顾虑）

题外话：缺件时要创造条件继续检修，即便不能修复也该尽量把问题落实。

它激式模块开关电源维修：

常在各论坛、Q群中见到有人寻求模块电源的检修方法，不才，在此抛砖引玉吧。

1，找出该模块的资料，外围图，最好能找到内部图哪怕是方框图。

     新型号电源模块不断涌现，确实给我们带来了麻烦，好在有网络了，区区电源图还是能找到   的。

2，确定该模块的工作电压脚。

     这个不难，电源必有滤波及稳压。

3，找到启动元件、过流保护电阻等关键性部位。

     过流检测电阻往往并联有稳压管，这个稳压管在电源击穿性损坏时通常跟着击穿，要脱开了测量。

4，恢复损坏元件后不要轻易通电开机，做好保护措施。

     新型电源外围元件已经是越来越少了，但我们检修中难免还会有某些疏漏，一不小心，“砰“！

5，早期的模块，振荡源会将激励信号在外部送达开关管，有个基本通用的原则，只要模块工作电压具备，激励信号就能产生。必要时我们可以切断激励通路，测量激励是否存在。

     新模块脚位极少，这个激励信号我们看不到测不到了。

所谓保护措施，还是串200W灯泡用25W假负载。

试机时关注负载灯泡能否闪亮，哪怕是闪一下，能亮，则电源启动没问题。

电源模块工作时对外部条件有稍高要求，很可能在200W灯泡串联时无法稳定工作，串灯泡的意义在于：a，确定电源能否起振并输出电压。b，不能起振时安全的检测模块的低压工作电压。c，当稳压环路存在问题时，因灯泡限流，模块是安全的。     

能启动后将光藕3、4脚短路，重启，正常情况电源将被关闭，或输出极低。此举能确定稳压电路的光藕之后部分正常与否。

稳压取样元件较少，检查不难，取样集成块损坏几率极低。

下一步，拆掉假负载，也就是让电源空载。测＋B。

本人经验，正常时，所有的模块都能在串有200W前提下空载稳定工作。只要＋B在115－145之间，ok，稳压环路一切正常。

至此，保护灯泡已可拆除，再空载观察数分钟，电源修复。

各种模块电源必有光藕，一般都使用稳压取样集成块。

待机电源电压通常是50－90V，待机电压正常不代表稳压取样电路已经正常，需要二次开机或者强行取消待机状态。

找到取样集成块最近的一个三极管，它就是待机控制三极管，改变它的状态，短路断路等，让电源输出规定值主电压。

常有人问，某机的+B电压是多少。

其实不必，＋B电压能见到的有115、120、125、130、135、145。只要是这几个数字，都可以认定正常。

小提示：判断+B是否过高，图象幅度是最可靠的标准（行电路完好是前提），还有一个可直接测量的点，场电源27V。这27V是不稳压的，直接被＋B电压所决定。

开关管的代换

本人一贯认为，开关管代换只有一个原则，大的代换小的。

本人实际备用的三极管只有C5208/C4706/THD215，通换一切各尺寸电源开关管，其中，5208通用于各种小屏幕电源，29也照用，4706和THD215用于某些要求高的电源，使用原型号不代换。

场效应开关管也是一样，大代小，我只有一个型号（记不住），通吃。

普通开关管，大屏幕的和小屏幕的差价仅5毛钱， 何必。

模块低压供电的三极管代换

毫无疑问，模块提倡的是低能耗，它的低压部位所需电能肯定不高，因此，向它供电的三极管不存在功率要求。

要重视的只是耐压。

以长虹29N16电源为例，Q831/BULT118，这个三极管难道了许多人，其实它只是在启动瞬间工作然后截止，它的进电是300V，耐压要求比较高。其实，它唾手可得，视放管。本人至少用过100台机了，无一意外。

其它模块没有从300V通过三极管获得启动电压的，都是从反馈中取电压然后用三极管稳压，一般三极管都能承担，ok，为保险起见，请选用任何型号的中功率管。

电源损坏需重视的几个问题（雷击损坏除外）：

！300V电容，必须粗略测量。

   若能测出它确实失容，太好了，它就是病根，其它的不必检查了。

！尖峰吸收电容，此电容工作电压极高，电源正常工作时损坏要重视它。

   近日遇到一网友把尖峰吸收电路的二极管也换了，大可不必，只要测量是好的，一般不需要质疑它。

！使用多年的机器要把电源部分的100UF以下的电解全换掉，电解是一种有时效的元件，它在电源 中存在，对我们来说绝对是好事。

！检查负载中可能存在的短路、过载现象。

   通常，开关电源都设有过流过压保护，因过载而烧电源似乎不可思议。

   非也，长虹N2916就是一个典型代表，它其它方面表现不错，就是不能承受一点过载。

   行激励电源滤波电容必须重视，它会引起行流过大，外观稍有不对的赶紧换掉。

！新型电源已有很多是启动电流从桥堆处直接获得，交流关机后300V得不到放电通路，电压将存在很久很久，若不小心它会把你电得跳起来或者在关机后测量中一不小心二次损坏。要注意放电，放电时电量很大不能短路。

浅谈稳压恒流开关电源

稳压恒流开关电源采用无工频变压器的开关电源技术，因而具备交、直流兼容输入功能，而且输入电压范围宽；

采用先进的开关电源控制技术和元器件，以及精心的设计，整机体积小、重量轻、效率高，确保了长期满负荷运行的稳定、可靠。

设有完善的保护功能。

稳压恒流开关电源内置温控散热风扇，既能有效散热，又能有效延长风扇寿命；过热自动关机保护；输出过压、过流和短路保护。

开机延时软启动，避免开机输出电压过冲。电源广泛应用于电力直流屏系统、工控、通信、科研、蓄电池充电等设备。

稳压恒流开关电源主要特点:

　　☆交、直流兼容输入，输入电压范围宽。
　　☆最大输出：300V5A，1500W。
　　☆采用开关电源技术，整机体积小、重量轻、效率高，确保长期满负荷运行稳定、可靠。
　　☆稳压值和恒流值都可以在各自最大值的(0～100)％范围连续可调。
　　☆可多台并机扩流，具有无主自动均流功能。并机均流连线简单易用。
　　☆数显输出电压和电流。
　　☆温控风扇，过热自动保护；输出过压、过流和短路保护；开机延时软启动，避免开机输出电压过冲
　　☆操作简单，使用方便
　　☆稳压恒流开关电源广泛应用于电力直流屏系统、工控、通信、科研、蓄电池充电等设备。

车载电源系统开关电源的设计

目前世界各国正在研究48VDC汽车用电源系统，欧共体计划从2008年开始采用48VDC电源系统。如何在48VDC电源系统下兼容12VDC电子设备成为了一个课题。通过线性稳压电源实现48VDC/12VDC的转换会产生很大的功率损耗，缺点明显。 

 

    本文提出了一种具有过载和短路保护的车载电源系统的开关电源设计方案。该方案采用单端反激式结构实现48VDC/12VDC的转换，输出电压稳定，波纹小，不间断，性能可靠且电源损耗小。 

UC3842的保护电路设计 

1 UC3842的典型应用 

    UC3842是高性能的单端输出式电流控制型脉宽调制（PWM）芯片，其典型应用电路如图1所示。

 

图1 UC3842典型应用电路

 

2 过载保护原理分析 

    当出现输出短路时，输出电压会下降，同时为UC3842供电的反馈绕组也会出现输出电压下降。当输入电压低于10V时，UC3842停止工作，开关管截止。短路现象消失后，电源重新启动，自动恢复正常工作。但由于在高频关断的时候会出现很高的尖峰电压，即使占空比很小的情况下，电路中7脚的输入电压也可能不会降到足够低，过载保护电路并不总能有效的响应所出现的过载情况，对整个系统的性能会产生不良的影响，存在着一定的安全隐患。 

3 过流保护原理分析 

    当电流取样端3脚上的电压值超过电流检测比较器负端的电压时，可以使脉宽调制锁存器输入复位信号，开关管于是被关闭。这样峰值检测电路限制输出的最大电流，起到了一定的保护作用。 

    但是随着开关频率的升高，可能会出现开关电源处于连续模式下，也就是每个开关周期的初级电感电流是从一定的幅度开始增长，这样会产生分谐波振荡。这种不稳定性和稳压器的闭环特性无关，它是由固定频率和峰值电流取样同时工作引起的。图2说明了这样的现象。

 

图2 补偿前的电流波形

 

    如图2所示，在t0时刻，开关管被导通，这时初级线圈电流以斜率m1上升，该斜率是输入电压和电感的函数。在t1时刻，电流取样输入到达了电流检测比较器的门限，将导致开关管关闭，电流以斜率m2衰减，直到下一个开关周期的到来。如果有一个扰动加在电流检测比较器的门限电压上，产生了一个小的△I（如图2中虚线所示），就会发生不稳定的现象。在一个固定的振荡周期内，电流衰减时间减少，最小电流在开关管导通时刻（t 2）上升了△I+m 2/m 1。最小电流在下一个周期（t 3）减小到（△I+m 2/m 1）·（m 2/m 1）。 

    每一个后续的开关周期内，该扰动都会与（m 2/m 1）相乘，在几个开关周期交替增加和减小初级线圈电流，也许若干个开关周期后电流会减小到零，使这个过程重新开始。如果m 2/m 1大于1，系统将不稳定。 

4 保护电路的改进 

    如图3所示，本设计针对UC3842典型应用电路的过流、过载保护电路做出以下改进。 

    在反馈绕组的整流二极管回路串一个电阻，它和电容C2组成RC滤波网络，对开关管开通瞬间时的尖峰电压起到了滤除的作用。这样，由于尖峰电压的减少，当短路现象发生时，反馈绕组输出的电压会有效的降低，UC3842会停止工作直到短路现象解除。 

    对过流保护电路进行斜率补偿。补偿斜率从RT、CT振荡器产生，加到电压反馈端，以提高误差放大器输出的斜率补偿。如图3所示，误差放大器的输出是具有m3斜率的斜坡，经过两个二极管后被电阻分压，然后输入到电流检测比较器的负端作为过流保护电路的控制电压。这样通过电流检测比较器和脉宽调制锁存器的配置保证了在任何一个振荡器周期中只有一个单脉冲出现在输出端。当出现过载或者输出电压取样丢失等异常工作情况，内部比较门限会被限定在1V，而不会出现电路失调的情况。

 

图3 开关电源原理框图

 

    图4显示了通过在控制电压上增加一个与脉宽调制时钟同步的人为的斜坡，可以在后续的开关周期有效的抑制由于△I扰动而引起的不稳定。该补偿斜坡的斜率（m 3）必须等于或者大于m 2/2才具有稳定性。通过m 3斜率的补偿，初级线圈电流会被控制电压所抑制，紧跟控制电压的幅度。

 

图4 斜率补偿后的电流波形

 

实验结果 

    表1为输入电压在30～50V波动时，输出电压的波动情况，表2是负载电流在10～500mA变化时，输出电压的波动情况。由表1的数据可得到电压调整率S v<0.3%。由表2的数据可得到输出电阻R o<0.4Ω。

 

结论 

 

    本文所提出的是一种结构简单、性能稳定的单端反激式结构开关电源设计方案。由于采用了“斜率补偿”的过流保护方式，性能更加稳定可靠，电压调整率低、输出电阻小、纹波低，功率损耗低，系统安全系数高，实现对车载电源系统的供电，对提高汽车整体性能大有益处。本设计已经成功应用于武汉理工大学智能信息系统研究所自行设计的车用直流无刷电机控制器的电源系统中。 

    同时，本文所提出的DC/DC方案也适用于其他直流供电开关电源的应用设计。由于其性能稳定，纹波小，对采用微控制器的数字控制系统的供电开关电源设计有一定的借鉴意义。

小功率开关电源的研制分析

1  引言

    单片开关电源具有高集成度、高性价比、最简外围电路、最佳性能指标等特点，引起了越来越多人的重视。目前，随着单片开关电源模块的应用，中小功率开关电源正朝着短、小、轻、薄的方向发展，可广泛用于仪器仪表、计算机、家用电器（如彩电、DVD、数码像机）、自动控制等领域，为新型高效节能电源的推广与普及奠定了基础。开发各种通用型、精密型及特种单片开关电源，能够大大提高我国开关电源产品的科技水平和国内外市场上的竞争能力，创造出巨大的经济效益与社会效益。NCP1200是新型高频开关电源芯片，它将开关电源中最重要的两个部分―PWM控制集成电路和功率开关管MOSFET集成在一块芯片上，构成PWM/MOSFET合二为一集成芯片，使外部电路简化，其工作频率高达100kHz，交流输入电压100～250V，AC/DC转换效率高达90%。对70W以下的开关电源，采用NCP1200 作为主功率器件与其他电路相比，体积小、重量轻、自我保护功能齐全，从而降低了开关电源设计的复杂性。特别适合制作中小功率AC-DC电源、各类充电适配器、DVD电压等。

2  开关电源基本原理

2.1  开关电源的主要组成部分和控制方式
    开关电源的主要包括输入电网滤波器、输入整流滤波器、变换器、输出整流滤波器、控制电路、保护电路。它们的功能是：
    (1)  输入电网滤波器  消除来自电网，如电动机的启动、电器的开关、雷击等产生的干扰，同时也防止开关电源产生的高频噪声向电网扩散。
     (2)  输入整流滤波器  将电网输入电压进行整流滤波，为变换器提供直流电压。
    (3)  变换器  是开关电源的关键部分。它把直流电压变换成高频交流电压，并且起到将输出部分与输入电网隔离的作用。
    (4)  输出整流滤波器  将变换器输出的高频交流电压整流滤波得到需要的直流电压，同时还防止高频噪声对负载的干扰。
    (5)  控制电路  检测输出直流电压，并将其与基准电压比较，进行放大。调制振荡器的脉冲宽度，从而控制变换器以保持输出电压的稳定。
    (6)  保护电路  当开关电源发生过电压，过电流短路时，保护电路是开关电源停止工作以保护负载和电源本身。
2.2  开关电源的控制方式
    本开关电源的设计采用了PWM方式。

2.3  脉宽调制式开关电源的基本原理

图1  脉宽调制式开关电源

    交流220V输入电压经过整流电路滤波后变成直流电压Ui，再由功率开关管VT（或MOSFET）斩波、高频变压器T降压，得到高频矩形波电压，最后通过输出整流滤波器VD、C2，获得所需要的直流输出电压Uo。脉宽调制器是这类开关电源的核心，它能产生频率固定而脉冲宽度可调的驱动信号，控制功率开关管的通断状态，来调节输出电压的高低，达到稳压的目的。锯齿波发生器提供时钟信号。利用误差放大器和PWM比较器构成闭环调节系统，具体过程如下：
    由于某种原因致使Uo降低，脉宽调制器就改变驱动信号的脉冲宽度，亦即改变占空比D，使斩波后的平均值电压升高，导致Uo升高。反之亦然。
        本电源设计利用到的脉宽调制芯片NCP1200、MOSFET。

图2  整流桥电路图

3  开关电源的工作原理

3.1  整流桥电路
    整流桥的每个桥臂是由2个1N4007的二极管组成，这样的目的是提高耐压，不容易反向被击穿。1个1N4007的最大反向电压是1000V，则2个1N4007的最大反向电压是2000V。
    MY10是压敏电阻，102KD10即压敏电压1000V，最大限制电压1650V。在该电路中也是起到保护电路的作用。
    C1、C2为400V 47u的电解电容，在此处起滤波作用。由于整流输出的电压很高所以选择耐压高、容量大的电解电容。
    R2、R8为1W的电阻，在此处起分压作用。从中间分出的一半电压在通过二极管整流给1200芯片提供电压。
3.2  变压器及外围电路
    (1)  高频变压器设计
    由于外围电路元件少，该电源设计的关键是高频变压器，下面给出其设计方法。
    ?  磁芯的选取
    变压器输出功率PO=UO?IO=24.0V×0.2A+5V×3A=19.8W。
    根据输出功率选择磁芯，实际选取能输出25W功率的磁芯，根据有关设计手册选用E125，查表可得该磁芯的有效截面积A=0.42cm2。
    ?  工作磁感应强度ΔB的选取
    取ΔB=0.15T。
    ?  初级绕组匝数N的选取
    选开关频率f =100kHz（T=10 us），按交流输入电压为最低值85V，选取N =53匝。
    ?  去磁绕组匝数N的选取
    取N=106匝。
    ?  次级匝数N的选取
    输出电压要考虑整流二极管及绕组的压降，设输出电流为3A时的线路压降为7%，则空载输出电压U =16V。取N =24匝。
    ?  偏置绕组匝数N的选取
    取偏置电压为9V，根据变压器次级伏匝数相等的原则，由16/24=9/N，得N =13.5，取N =14匝。

图3  变压器及外围电路图

    (2)  外围电路
    ?  电磁兼容性设计―滤波电路（如图4所示）

图4  滤波电路

    ?  输入保护电路（如图5所示）

图5  输入保护电路

4  控制电路

4.1  NCP1200的介绍
    NCP1200属于低功耗、PWM电流模式的单片开关电源，适用于中、小功率的AC/DC式电源适配器、电池充电器及备用电源。
4.2  NCP1200的工作原理
    (1)  引脚功能
    NCP1200有两种封装形式：DIP-8（如图6所示）和SO-8（NCP1200D）。

图6  DIP-8封装形式

    主要的引脚功能如下：
    Adj  决定进入跳过周期模式的阀值电压US调节端，该端悬空时，上电后默认为US=1.4V；用户亦可在Adj端接上拉电阻或下拉电阻，从而改变US值；
    FB  反馈端，与光耦反馈电路相连，并根据负载情况来调节峰值驱动电流的大小；
    CS  电流检测（Current Sense）端，接外部功率开关管的过流检测电阻RS；
    Drv  驱动脉冲输出端，接功率开关管的栅极；
    Vcc  动态自供电源的引出端，该端与地之间需并联一只10

浅谈开关电源设计体会

首先从开关电源的设计及生产工艺开始描述吧，先说说印制板的设计。开关电源工作在高频率，高脉冲状态，属于模拟电路中的一个比较特殊种类。布板时须遵循高频电路布线原则。

1、布局：脉冲电压连线尽可能短，其中输入开关管到变压器连线，输出变压器到整流管连接线。脉冲电流环路尽可能小如输入滤波电容正到变压器到开关管返回电容负。输出部分变压器出端到整流管到输出电感到输出电容返回变压器电路中X电容要尽量接近开关电源输入端，输入线应避免与其他电路平行，应避开。 Y电容应放置在机壳接地端子或FG连接端。共摸电感应与变压器保持一定距离，以避免磁偶合。如不好处理可在共摸电感与变压器间加一屏蔽，以上几项对开关电源的EMC性能影响较大。

       输出电容一般可采用两只一只靠近整流管另一只应靠近输出端子，可影响电源输出纹波指标，两只小容量电容并联效果应优于用一只大容量电容。发热器件要和电解电容保持一定距离，以延长整机寿命，电解电容是开关电源寿命的瓶劲，如变压器、功率管、大功率电阻要和电解保持距离，电解之间也须留出散热空间，条件允许可将其放置在进风口。

        控制部分要注意：高阻抗弱信号电路连线要尽量短如取样反馈环路，在处理时要尽量避免其受干扰、电流取样信号电路，特别是电流控制型电路，处理不好易出现一些想不到的意外，其中有一些技巧，现以3843电路举例见图（1）图一效果要好于图二，图二在满载时用示波器观测电流波形上明显叠加尖刺，由于干扰限流点比设计值偏低，图一则没有这种现象、还有开关管驱动信号电路，开关管驱动电阻要靠近开关管，可提高开关管工作可靠性，这和功率 MOSFET高直流阻抗电压驱动特性有关。

下面谈一谈印制板布线的一些原则。

       线间距：随着印制线路板制造工艺的不断完善和提高，一般加工厂制造出线间距等于甚至小于0.1mm已经不存在什么问题，完全能够满足大多数应用场合。考虑到开关电源所采用的元器件及生产工艺，一般双面板最小线间距设为0.3mm，单面板最小线间距设为0.5mm，焊盘与焊盘、焊盘与过孔或过孔与过孔，最小间距设为0.5mm，可避免在焊接操作过程中出现“桥接”现象。，这样大多数制板厂都能够很轻松满足生产要求，并可以把成品率控制得非常高，亦可实现合理的布线密度及有一个较经济的成本。

      最小线间距只适合信号控制电路和电压低于63V的低压电路，当线间电压大于该值时一般可按照500V/1mm经验值取线间距。

      鉴于有一些相关标准对线间距有较明确的规定，则要严格按照标准执行，如交流入口端至熔断器端连线。某些电源对体积要求很高，如模块电源。一般变压器输入侧线间距为1mm实践证明是可行的。对交流输入，（隔离）直流输出的电源产品，比较严格的规定为安全间距要大于等于6mm，当然这由相关的标准及执行方法确定。一般安全间距可由反馈光耦两侧距离作为参考，原则大于等于这个距离。也可在光耦下面印制板上开槽，使爬电距离加大以满足绝缘要求。一般开关电源交流输入侧走线或板上元件距非绝缘的外壳、散热器间距要大于5mm，输出侧走线或器件距外壳或散热器间距要大于2mm,或严格按照安全规范执行。

        常用方法：上文提到的线路板开槽的方法适用于一些间距不够的场合，顺便提一下，该法也常用来作为保护放电间隙，常见于电视机显象管尾板和电源交流输入处。该法在模块电源中得到了广泛的应用，在灌封的条件下可获得很好的效果。

       方法二：垫绝缘纸，可采用青壳纸、聚脂膜、聚四氟乙烯定向膜等绝缘材料。一般通用电源用青壳纸或聚脂膜垫在线路板于金属机壳间，这种材料有机械强度高，有有一定抗潮湿的能力。聚四氟乙烯定向膜由于具有耐高温的特性在模块电源中得到广泛的应用。在元件和周围导体间也可垫绝缘薄膜来提高绝缘抗电性能。

       注意：某些器件绝缘被覆套不能用来作为绝缘介质而减小安全间距，如电解电容的外皮，在高温条件下，该外皮有可能受热收缩。大电解防爆槽前端要留出空间，以确保电解电容在非常情况时能无阻碍地泻压.

今天谈一谈印制板铜皮走线的一些事项：

       走线电流密度：现在多数电子线路采用绝缘板缚铜构成。常用线路板铜皮厚度为35μm，走线可按照1A/mm经验值取电流密度值，具体计算可参见教科书。为保证走线机械强度原则线宽应大于或等于0.3mm（其他非电源线路板可能最小线宽会小一些）。铜皮厚度为70μm 线路板也常见于开关电源，那么电流密度可更高些。

      补充一点，现常用线路板设计工具软件一般都有设计规范项，如线宽、线间距，旱盘过孔尺寸等参数都可以进行设定。在设计线路板时，设计软件可自动按照规范执行，可节省许多时间，减少部分工作量，降低出错率。

    一般对可靠性要求比较高的线路或布线线密度大可采用双面板。其特点是成本适中，可靠性高，能满足大多数应用场合。

    模块电源行列也有部分产品采用多层板，主要便于集成变压器电感等功率器件，优化接线、功率管散热等。具有工艺美观一致性好，变压器散热好的优点，但其缺点是成本较高，灵活性较差，仅适合于工业化大规模生产。

    单面板，市场流通通用开关电源几乎都采用了单面线路板，其具有低成本的优势，在设计，及生产工艺上采取一些措施亦可确保其性能。

        今天谈谈单面印制板设计的一些体会，由于单面板具有成本低廉，易于制造的特点，在开关电源线路中得到广泛应用，由于其只有一面缚铜，器件的电器连接，机械固定都要依靠那层铜皮，在处理时必须小心。

      为保证良好的焊接机械结构性能，单面板焊盘应稍微大一些，以确保铜皮和基板的良好缚着力，而不至于受到震动时铜皮剥离、断脱。一般焊环宽度应大于0.3mm。焊盘孔直径应略大于器件引脚直径，但不宜过大，保证管脚与焊盘间由焊锡连接距离最短，盘孔大小以不妨碍正常查件为度，焊盘孔直径一般大于管脚直径0.1-0.2mm。多引脚器件为保证顺利查件，也可更大一些。

    电气连线应尽量宽，原则宽度应大于焊盘直径，特殊情况应在连线于与焊盘交汇必须将线加宽（俗称生成泪滴），避免在某些条件线与焊盘断裂。原则最小线宽应大于0.5mm。

     单面板上元器件应紧贴线路板。需要架空散热的器件，要在器件与线路板之间的管脚上加套管，可起到支撑器件和增加绝缘的双重作用，要最大限度减少或避免外力冲击对焊盘与管脚连接处造成的影响，增强焊接的牢固性。线路板上重量较大的部件可增加支撑连接点，可加强与线路板间连接强度，如变压器，功率器件散热器。

    单面板焊接面引脚在不影响与外壳间距的前题条件下，可留得长一些，其优点是可增加焊接部位的强度，加大焊接面积、有虚焊现象可即时发现。引脚长剪腿时，焊接部位受力较小。在台湾、日本常采用把器件引脚在焊接面弯成与线路板成45度角，然后再焊接的工艺，的其道理同上。今天谈一谈双面板设计中的一些事项，在一 些要求比较高，或走线密度比较大的应用环境中采用双面印制板，其性能及各方面指标要比单面板好很多。

    双面板焊盘由于孔已作金属化处理强度较高，焊环可比单面板小一些，焊盘孔孔径可比管脚直径略微大一些，因为在焊接过程中有利于焊锡溶液通过焊孔渗透到顶层焊盘，以增加焊接可靠性。但是有一个弊端，如果孔过大，波峰焊时在射流锡冲击下部分器件可能上浮，产生一些缺陷。

    大电流走线的处理，线宽可按照前帖处理，如宽度不够，一般可采用在走线上镀锡增加厚度进行解决，其方法有好多种

1， 将走线设置成焊盘属性，这样在线路板制造时该走线不会被阻焊剂覆盖，热风整平时会被镀上锡。
2， 在布线处放置焊盘，将该焊盘设置成需要走线的形状，要注意把焊盘孔设置为零。
3， 在阻焊层放置线，此方法最灵活，但不是所有线路板生产商都会明白你的意图，需用文字说明。在阻焊层放置线的部位会不涂阻焊剂

        线路镀锡的几种方法如上，要注意的是，如果很宽的的走线全部镀上锡，在焊接以后，会粘接大量焊锡，并且分布很不均匀，影响美观。一般可采用细长条镀锡宽度在1~1.5mm，长度可根据线路来确定，镀锡部分间隔0.5~1mm

 

        双面线路板为布局、走线提供了很大的选择性，可使布线更趋于合理。关于接地，功率地与信号地一定要分开，两个地可在滤波电容处汇合，以避免大脉冲电流通过信号地连线而导致出现不稳定的意外因素，信号控制回路尽量采用一点接地法，有一个技巧，尽量把非接地的走线放置在同一布线层，最后在另外一层铺地线。输出线一般先经过滤波电容处，再到负载，输入线也必须先通过电容，再到变压器，理论依据是让纹波电流都通过旅滤波电容。

    电压反馈取样，为避免大电流通过走线的影响，反馈电压的取样点一定要放在电源输出最末梢，以提高整机负载效应指标。

    走线从一个布线层变到另外一个布线层一般用过孔连通，不宜通过器件管脚焊盘实现，因为在插装器件时有可能破坏这种连接关系，还有在每1A电流通过时，至少应有2个过孔，过孔孔径原则要大于0.5mm，一般0.8mm可确保加工可靠性。

    器件散热，在一些小功率电源中，线路板走线也可兼散热功能，其特点是走线尽量宽大，以增加散热面积，并不涂阻焊剂，有条件可均匀放置过孔，增强导热性能。

今天谈谈铝基板在开关电源中的应用和多层印制板在开关电源电路中的应用。

       铝基板由其本身构造，具有以下特点：导热性能非常优良、单面缚铜、器件只能放置在缚铜面、不能开电器连线孔所以不能按照单面板那样放置跳线。

  
      铝基板上一般都放置贴片器件，开关管，输出整流管通过基板把热量传导出去，热阻很低，可取得较高可靠性。变压器采用平面贴片结构，也可通过基板散热，其温升比常规要低，同样规格变压器采用铝基板结构可得到较大的输出功率。铝基板跳线可以采用搭桥的方式处理。铝基板电源一般由由两块印制板组成，另外一块板放置控制电路，两块板之间通过物理连接合成一体。

       由于铝基板优良的导热性，在小量手工焊接时比较困难，焊料冷却过快，容易出现问题现有一个简单实用的方法，将一个烫衣服的普通电熨斗（最好有调温功能），翻过来，熨烫面向上，固定好，温度调到150℃左右，把铝基板放在熨斗上面，加温一段时间，然后按照常规方法将元件贴上并焊接，熨斗温度以器件易于焊接为宜，太高有可能时器件损坏，甚至铝基板铜皮剥离，温度太低焊接效果不好，要灵活掌握.
        最近几年，随着多层线路板在开关电源电路中应用，使得印制线路变压器成为可能，由于多层板，层间距较小，也可以充分利用变压器窗口截面，可在主线路板上再加一到两片由多层板组成的印制线圈达到利用窗口，降低线路电流密度的目的，由于采用印制线圈，减少了人工干预，变压器一致性好，平面结构，漏感低，偶合好。开启式磁芯，良好的散热条件。由于其具有诸多的优势，有利于大批量生产，所以得到广泛的应用。但研制开发初期投入较大，不适合小规模生。

       开关电源分为，隔离与非隔离两种形式，在这里主要谈一谈隔离式开关电源的拓扑形式，在下文中，非特别说明，均指隔离电源。隔离电源按照结构形式不同，可分为两大类：正激式和反激式。反激式指在变压器原边导通时副边截止，变压器储能。原边截止时，副边导通，能量释放到负载的工作状态，一般常规反激式电源单管多，双管的不常见。正激式指在变压器原边导通同时副边感应出对应电压输出到负载，能量通过变压器直接传递。按规格又可分为常规正激，包括单管正激，双管正激。半桥、桥式电路都属于正激电路。

        正激和反激电路各有其特点，在设计电路的过程中为达到最优性价比，可以灵活运用。一般在小功率场合可选用反激式。稍微大一些可采用单管正激电路，中等功率可采用双管正激电路或半桥电路，低电压时采用推挽电路，与半桥工作状态相同。大功率输出，一般采用桥式电路，低压也可采用推挽电路。

       反激式电源因其结构简单，省掉了一个和变压器体积大小差不多的电感，而在中小功率电源中得到广泛的应用。在有些介绍中讲到反激式电源功率只能做到几十瓦，输出功率超过100瓦就没有优势，实现起来有难度。本人认为一般情况下是这样的，但也不能一概而论，PI公司的TOP芯片就可做到300瓦，有文章介绍反激电源可做到上千瓦，但没见过实物。输出功率大小与输出电压高低有关。

    反激电源变压器漏感是一个非常关键的参数，由于反激电源需要变压器储存能量，要使变压器铁芯得到充分利用，一般都要在磁路中开气隙，其目的是改变铁芯磁滞回线的斜率，使变压器能够承受大的脉冲电流冲击，而不至于铁芯进入饱和非线形状态，磁路中气隙处于高磁阻状态，在磁路中产生漏磁远大于完全闭合磁路。

        变压器初次极间的偶合，也是确定漏感的关键因素，要尽量使初次极线圈靠近，可采用三明治绕法，但这样会使变压器分布电容增大。选用铁芯尽量用窗口比较长的磁芯，可减小漏感，如用EE、EF、EER、PQ型磁芯效果要比EI型的好。

      关于反激电源的占空比，原则上反激电源的最大占空比应该小于0.5，否则环路不容易补偿，有可能不稳定，但有一些例外，如美国PI公司推出的 TOP系列芯片是可以工作在占空比大于0.5的条件下。

 

      占空比由变压器原副边匝数比确定，本人对做反激的看法是，先确定反射电压（输出电压通过变压器耦合反映到原边的电压值），在一定电压范围内反射电压提高则工作占空比增大，开关管损耗降低。反射电压降低则工作占空比减小，开关管损耗增大。当然这也是有前提条件，当占空比增大，则意味着输出二极管导通时间缩短，为保持输出稳定，更多的时候将由输出电容放电电流来保证，输出电容将承受更大的高频纹波电流冲刷，而使其发热加剧，这在许多条件下是不允许的。

 

       占空比增大，改变变压器匝数比，会使变压器漏感加大，使其整体性能变，当漏感能量大到一定程度，可充分抵消掉开关管大占空带来的低损耗，时就没有再增大占空比的意义了，甚至可能会因为漏感反峰值电压过高而击穿开关管。由于漏感大，可能使输出纹波，及其他一些电磁指标变差。当占空比小时，开关管通过电流有效值高，变压器初级电流有效值大，降低变换器效率，但可改善输出电容的工作条件，降低发热。如何确定变压器反射电压（即占空比）

        有网友提到开关电源的反馈环路的参数设置，工作状态分析。由于在上学时高数学的比较差，《自动控制原理》差一点就补考了，对于这一门现在还感觉恐惧，到现在也不能完整写出闭环系统传递函数，对于系统零点、极点的概念感觉很模糊，看波德图也只是大概看出是发散还是收敛，所以对于反馈补偿不敢胡言乱语，但有有一些建议。如果有一些数学功底，再有一些学习时间可以再把大学的课本《自动控制原理》找出来仔细的消化一下，并结合实际的开关电源电路，按工作状态进行分析。一定会有所收获，论坛有一个帖子《拜师求学反馈环路设计、调式》其中CMG回答得很好，我觉得可以参考。

       今天接着谈关于反激电源的占空比（本人关注反射电压，与占空比一致），占空比还与选择开关管的耐压有关，有一些早期的反激电源使用比较低耐压开关管，如600V或650V作为交流220V 输入电源的开关管，也许与当时生产工艺有关，高耐压管子，不易制造，或者低耐压管子有更合理的导通损耗及开关特性，像这种线路反射电压不能太高，否则为使开关管工作在安全范围内，吸收电路损耗的功率也是相当可观的。

 

        实践证明600V管子反射电压不要大于100V，650V管子反射电压不要大于120V，把漏感尖峰电压值钳位在50V时管子还有50V的工作余量。现在由于MOS管制造工艺水平的提高，一般反激电源都采用700V或750V甚至 800-900V的开关管。像这种电路，抗过压的能力强一些开关变压器反射电压也可以做得比较高一些，最大反射电压在150V比较合适，能够获得较好的综合性能。

 

        PI公司的TOP芯片推荐为135V采用瞬变电压抑制二极管钳位。但他的评估板一般反射电压都要低于这个数值在110V左右。这两种类型各有优缺点：

第一类：缺点抗过压能力弱，占空比小，变压器初级脉冲电流大。优点：变压器漏感小，电磁辐射低，纹波指标高，开关管损耗小，转换效率不一定比第二类低。

第二类：缺点开关管损耗大一些，变压器漏感大一些，纹波差一些。优点：抗过压能力强一些，占空比大，变压器损耗低一些，效率高一些。

反激电源反射电压还有一个确定因素

        反激电源的反射电压还与一个参数有关，那就是输出电压，输出电压越低则变压器匝数比越大，变压器漏感越大，开关管承受电压越高，有可能击穿开关管、吸收电路消耗功率越大，有可能使吸收回路功率器件永久失效（特别是采用瞬变电压抑制二极管的电路）。在设计低压输出小功率反激电源的优化过程中必须小心处理，其处理方法有几个：

1、 采用大一个功率等级的磁芯降低漏感，这样可提高低压反激电源的转换效率，降低损耗，减小输出纹波，提高多路输出电源的交差调整率，一般常见于家电用开关电源，如光碟机、DVB机顶盒等。

2、如果条件不允许加大磁芯，只能降低反射电压，减小占空比。降低反射电压可减小漏感但有可能使电源转换效率降低，这两者是一个矛盾，必须要有一个替代过程才能找到一个合适的点，在变压器替代实验过程中，可以检测变压器原边的反峰电压，尽量降低反峰电压脉冲的宽度，和幅度，可增加变换器的工作安全裕度。一般反射电压在110V时比较合适。

3、增强耦合，降低损耗，采用新的技术，和绕线工艺，变压器为满足安全规范会在原边和副边间采取绝缘措施，如垫绝缘胶带、加绝缘端空胶带。这些将影响变压器漏感性能，现实生产中可采用初级绕组包绕次级的绕法。或者次级用三重绝缘线绕制，取消初次级间的绝缘物，可以增强耦合，甚至可采用宽铜皮绕制。

       文中低压输出指小于或等于5V的输出，像这一类小功率电源，本人的经验是，功率输出大于20W输出可采用正激式，可获得最佳性价比，当然这也不是决对的，与个人的习惯，应用的环境有关系，下次谈一谈反激电源用磁性芯，磁路开气隙的一些认识，希望各位高人指点。

       反激电源变压器磁芯在工作在单向磁化状态，所以磁路需要开气隙，类似于脉动直流电感器。部分磁路通过空气缝隙耦合。为什么开气隙的原理本人理解为：由于功率铁氧体也具有近似于矩形的工作特性曲线（磁滞回线），在工作特性曲线上Y轴表示磁感应强度（B），现在的生产工艺一般饱和点在400mT以上，一般此值在设计中取值应该在200-300mT比较合适、X轴表示磁场强度（H）此值与磁化电流强度成比例关系。磁路开气隙相当于把磁体磁滞回线向X 轴向倾斜，在同样的磁感应强度下，可承受更大的磁化电流，则相当于磁心储存更多的能量，此能量在开关管截止时通过变压器次级泻放到负载电路，反激电源磁芯开气隙有两个作用。其一是传递更多能量，其二防止磁芯进入饱和状态。

        反激电源的变压器工作在单向磁化状态，不仅要通过磁耦合传递能量，还担负电压变换输入输出隔离的多重作用。所以气隙的处理需要非常小心，气隙太大可使漏感变大，磁滞损耗增加，铁损、铜损增大，影响电源的整机性能。气隙太小有可能使变压器磁芯饱和，导致电源损坏

       所谓反激电源的连续与断续模式是指变压器的工作状态，在满载状态变压器工作于能量完全传递，或不完全传递的工作模式。一般要根据工作环境进行设计，常规反激电源应该工作在连续模式，这样开关管、线路的损耗都比较小，而且可以减轻输入输出电容的工作应力，但是这也有一些例外。

 

      需要在这里特别指出：由于反激电源的特点也比较适合设计成高压电源，而高压电源变压器一般工作在断续模式，本人理解为由于高压电源输出需要采用高耐压的整流二极管。由于制造工艺特点，高反压二极管，反向恢复时间长，速度低，在电流连续状态，二极管是在有正向偏压时恢复，反向恢复时的能量损耗非常大，不利于变换器性能的提高，轻则降低转换效率，整流管严重发热，重则甚至烧毁整流管。由于在断续模式下，二极管是在零偏压情况下反向偏置，损耗可以降到一个比较低的水平。所以高压电源工作在断续模式，并且工作频率不能太高。

 

       还有一类反激式电源工作在临界状态，一般这类电源工作在调频模式，或调频调宽双模式，一些低成本的自激电源（RCC）常采用这种形式，为保证输出稳定，变压器工作频率随着，输出电流或输入电压而改变，接近满载时变压器始终保持在连续与断续之间，这种电源只适合于小功率输出，否则电磁兼容特性的处理会很让人头痛

        反激开关电源变压器应工作在连续模式，那就要求比较大的绕组电感量，当然连续也是有一定程度的，过分追求绝对连续是不现实的，有可能需要很大的磁芯，非常多的线圈匝数，同时伴随着大的漏感和分布电容，可能得不偿失。那么如何确定这个参数呢，通过多次实践，及分析同行的设计，本人认为，在标称电压输入时，输出达到50%~60%变压器从断续，过渡到连续状态比较合适。或者在最高输入电压状态时，满载输出时，变压器能够过渡到连续状态就可以了。