单端反激式开关电源工作原理与变压器设计

"单端反激式开关电源变压器的工作原理-lm315wr1-ssb1" 单端反激式开关电源是一种常见的电源转换电路，尤其适用于小功率应用。这种电源利用自关断器件（如MOSFET或IGBT）在高频下工作，通过变换技术将交流输入转换为所需的稳定直流输出。开关电源的关键在于高频变压器的设计，因为它不仅传递能量，还起到隔离和调整电压的作用。 单端反激式开关电源的特点在于变压器只有一个原边绕组，且电流方向在整个工作周期内保持不变。当开关管Q导通时，原边绕组连接到高压直流电源，副边整流二极管D2因反向偏置而截止，原边电流i1逐渐增加，变压器储存能量。一旦开关管Q关断，原边电流迅速减至零，副边产生的反激电压使得二极管导通，从而向负载释放能量，此时变压器向负载提供电流，其储能下降。 在开关电源的输出端，通常使用电容进行滤波。在开关管关闭，变压器进入反激状态时，副边绕组为电容和负载提供电流，电容电压上升。当开关管再次导通，反激过程停止，电容向负载供电，电容电压下降。通过调节开关管Q的导通时间与总周期的比例（占空比），可以精确控制输出直流电压的稳定。 变压器原边的工作电流受其电感L、输入电压U1以及开关管的导通压降UCE的影响。在开关管导通期间，忽略开关管压降和检测电阻上的电流损失，原边电流i1可由式(2)计算。在特定的时间段tp1到tp2，原边电流的表达式为式(3)，其中i_p1是开关管导通时的初始电流，tp1和tp2分别代表开关管的导通和关断时刻。 设计高频变压器时，需要考虑的因素包括磁芯材料的选择、磁芯形状、绕组的匝数比、绝缘材料以及工作频率等。磁芯材料应具有高的磁通密度和低的损耗，以提高效率。绕组设计需确保在最大工作条件下不会饱和，并且要考虑热管理。此外，变压器的设计还需要满足安全标准，例如耐压和绝缘要求。 单端反激式开关电源由于其结构简单、易于实现多电压输出，成为了电子工程师在设计小功率电源时的首选方案。在实际应用中，通过优化设计，可以达到高效率、小体积和轻重量的目标。本文作者王明炎详细阐述了这种电源中高频变压器的设计原理，并提供了具体的设计实例，为读者深入理解单端反激式开关电源的工作机制提供了指导。