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昨天收到兩個(gè)小伙伴留言，需要正激式開關(guān)電源的設(shè)計(jì)，那我們就來簡(jiǎn)單講一下正激式開關(guān)電源。
正激式開關(guān)電源和反激式電源最明顯的區(qū)別就是變壓器，在反激式開關(guān)電源中，我們指導(dǎo)變壓器主要起的作用就是儲(chǔ)存能量，類似于一個(gè)電感；而在正激式開關(guān)電源中，變壓器起的是傳輸能量的作用，當(dāng)然反激式和正激式的重要區(qū)別是使用的場(chǎng)合，反激式一般我們使用在 20~100W 的小功率開關(guān)電源線路中；而正激式開關(guān)電源我們可以使用于 50~250W 的低壓。大電流開關(guān)電源。
設(shè)計(jì)一個(gè)正激式開關(guān)電源，就像我們之前說的研發(fā)首先提出需求，然后根據(jù)具體情況來進(jìn)行設(shè)計(jì)，那我們就以一款簡(jiǎn)單的 5.5V/20A 的來作為例子說明一下正激式開關(guān)電源的設(shè)計(jì)流程和各個(gè)參數(shù)的計(jì)算。
簡(jiǎn)易圖紙如下圖所示：
首先我們要明確電源的一些技術(shù)指標(biāo)：輸入電壓：Vin=220V；電壓變化范圍：106~235V；輸入頻率：f=50Hz；輸出電壓：Uo=5.5V；滿載電流：Io=20A；輸出功率 Po=110W。
我們由工作的頻率可以計(jì)算出電源的周期 T=1/f=5uS;對(duì)于正激式開關(guān)電源，我們一般占空比的范圍為 40%~45%之間，那我們就選擇 45%來計(jì)算，可以得到最大導(dǎo)通時(shí)間 Ton(max)=5*0.45=2.25uS。
接著我們要計(jì)算變壓器的二次繞組輸出電壓和匝數(shù)比，從上圖的簡(jiǎn)易圖我們可以看出在開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，變壓器二次繞組電壓 U2 等于輸出電壓 Uo 加上電感消耗電壓 UL 再加上二極管 VD1 消耗的電壓 UF，所以我們可以簡(jiǎn)單的將變壓器二次繞組的輸出最低電壓寫成：U2（min）=（Uo+UL+UF）*T/Ton=（5.5+0.3+0.5）*5/2.25=14V。
由于正激式變壓器只起到傳輸能量的作用，所以我們可以認(rèn)為一次繞組繞組 N1 和二次繞組 N2 的比值等于變壓器的一次繞組電壓 U1 和二次繞組 U2 的比值，可以寫成 N=U1/U2；根據(jù)我們的上面的輸出電壓范圍在 106V~235V 之間，我們可以得到 U1=200~350V；所以我們可以取 U1（min）=200V，所以 N=200/14=14.3。
由 N=U1（min）/U2（min）及 U2（min）=（Uo+UL+UF）*T/Ton 我們可以得到 N=U1（min）*D（max）/(Uo+UL+UF)；又因?yàn)樽儔浩鞯囊淮卫@組匝數(shù) N1 和磁通密度之間存在以下關(guān)系：N1>=(U1(min)*Ton(max)*10000)/（Bm*S）；根據(jù)輸出功率與磁芯尺寸之間的關(guān)系，我們選擇 EI-28 磁芯；其有效橫截面積 S=85 平方毫米；磁通密度在 100°C 下時(shí) Bm=3000 高斯，但是因?yàn)槲覀冊(cè)O(shè)計(jì)的電源是正激式，屬于單向激勵(lì)，所以要預(yù)留磁復(fù)位的余量，所以我們?nèi)?Bm=2000 高斯。
將數(shù)據(jù)代入上式中，我們可以得到 N1=26.5,我們?nèi)?27 匝，根據(jù) N2=N1/N 得到 N2=2 匝;。
再根據(jù)計(jì)算出來的匝數(shù)，我們可以得到準(zhǔn)確占空比 D（max）=（Uo+UL+UF）*N/U1（min）=(5.5+0.5+0.3)*13.5/200=42.5%；也就是說變壓器的一次繞組 N1=27，二次繞組 N2=2；電源最大占空比 D（max）=0.425；開關(guān)管最大導(dǎo)通時(shí)間 Ton(max)=2.1uS；二次繞組輸最低電壓 U2（min）=14.8V。
接下來就要計(jì)算輸出電感 L1 電感量 L=[【U2（min）-（UF+Uo）】*Ton（max）]/IL；因?yàn)檩敵鲭娏?Io=20A；一般我們選擇的流過電感的電流 IL 為輸出電流 Io 的 10%~30%；我們?nèi)≈虚g值 20%，那么流過電感的電流 IL=0.2*20=4A；將 4A 代入上式，可以算出電感量 L=（14.8-0.5-5.5）*2.1/4=4.6uH。?
