冠捷显示科技（厦门）有限公司 陈济水

电源就像人体的心脏，给所有电设备提供能量。反激式开关电源成本低、电路系统架构简单、输入和输出电压可选择范围较大，因此，被广泛应用于TV、Monitor、Notebook等领域。反激式（Flyback）变换器在原边导通时储存能量，关断时，将初级储存的能量传到次级。

1 反激式（Flyback）变换器的原理

反激式变换器是利用反激变压器隔离输入和输出回路，此反激变压器实际上是几个电感组成，负责储存能量、改变电压、能量传递等任务。

图1是反激式（Flyback）变换器的基本原理图。原理分析如下：当初级MOS管Q9101导通时，次级肖特基二极管D9101处于截止状态，此时初级并不提供能量，是输出电容为系统的运作提供能量；当Q9101关断时，T9101副边绕组电压反向，此时D9101开始导通，初级的能量才传递给次级，为次级输出电容和系统的运作供电；通过取样回路和光耦来控制IC输出的开关时间，调节初级给次级提供能量的大小，从而得到稳定的输出电压。

图1 反激式（Flyback）基本原理图

2 60W反激式变换器连续模式设计

小于100W的开关电源通常是反激式架构，宽电压设计时多数采用电流连续模式。下面介绍12V/5A反激式变换器设计的一般步骤：

（1）电源的需求规格：

（2）磁芯的选择

由于本次设计的电源Po=60W，f=65Khz，所以磁芯应选择EQ33。

查规格书可知其有效截面积为156.3mm2。

其中Dmax为输出最大占空比，Ton_max为原边最大导通时间。

（3）原边峰值电流Ip2的计算

Ip1+Ip2=2*Iavg/Dmax=2.924A，假设Ip1=0.2Ip2，可得Ip1=0.487A，Ip2=2.437A。其中，Ip1为原边导通瞬间电流。

（4）原边感量L的计算

（5）初级绕组匝数Np的计算

（6）次级绕组匝数Ns1和辅助绕组匝数Nv的计算

同理辅助绕组匝数取Nv=4匝。

（7）保险丝的选择

当输入电压为90Vac且输出功率为60W时，保险丝电流会达到最大值。小于75W的电源因考虑到成本，没有功率因数校正模块，输入电压和输入电流的相位并不一致，所以功率因数PF很小，假设PF为0.6，可得输入电流I=Po/(ƞ*Vacmin*0.6)=1.39A，按UL规范，可选择2.5A/250V的保险丝。

（8）压敏电阻参数的选择

依国内市场需求，选择10D621压敏电阻（561压敏电阻国内市场发生过烧毁情况）。

（9）EMI元件选择

X电容选择容值时需考虑放电时间，共模电感用来抑制传导。功率越大，所需要的X电容容值及共模电感感量也越大，本系统功率为60W，所以选择一颗X电容（0.47uF）及两颗共模电感（17mH）。

（10）热敏电阻的选用

冷开机时，由于电网要对主电解电容充电，保险丝和整流桥会有很大的冲击电流，热敏电阻可以减小此冲击电流值，保护后级电路；热敏电阻选负温度系数，阻抗随着本体温度的升高而降低，此特性可以提高电源的效率。宽电压输入时一般选用4Ω，同时需考虑本体温度，温度高时可以采用多颗小阻值热敏电阻串联。

（11）整流桥的选择

根据保险丝选择的电流，整流桥的电流需大于保险丝的额定电流，可选取4A，还需注意T的规格。宽电压输入时，整流桥的反向电压一般选800V，所以选取4A/800V，并预留散热片位置，若温度超规，可增加散热片辅助整流桥散热。

（12）主电解电容的选择

输入电压为90Vac～264Vac时，电容的容值选2uF/W。因为输出功率为60W，所以容值C=Po*2uF=120uF，耐压大于最大交流输入电压峰值的1.1倍，故选120uF/450V。

（13）MOS管的选择

变压器初次级圈数比为8.3，则MOS管DS端平台电压为478V，因Vds关断瞬间会有尖峰，所选Vds需大于平台电压的1.3倍，得到：Vds>1.3*478V=622V。故选择Vds为650V的MOS管，宽电压时MOS管温度较高，一般需要加散热片辅助MOS管散热。

（14）次级整流二极管的选用

变压器初次级圈数比为8.3，则二极管反向的平台电压为57.6V，因二极管Vsr在关断瞬间会有尖峰，所选Vsr需大于平台电压的1.3倍，得到：Vsr>1.3*57.6V=75V。故选择反向耐压为100V的肖特基二极管，通常需要再加散热片，避免肖特基二极管温度超规。

结语：本文介绍了反激式（flyback）变换器的原理、60W电源连续模式设计的一般步骤，让大家对反激式（flyback）变换器设计流程有一个较系统的了解，可以对刚入门的电源开发人员有一定的启发。