Flyback開關(guān)電源工作原理及測試關(guān)鍵要點(diǎn)

1、Flyback開關(guān)電源工作原理及測試關(guān)鍵要點(diǎn)1，什么是Flyback開關(guān)電源2，F(xiàn)lyback工作原理3，F(xiàn)lyback電路分析和測試要點(diǎn)4，F(xiàn)lyback電路設(shè)計目錄常用的開關(guān)電源拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)降壓式(Buck)變換器升壓式(Boost)變換器升降壓式(Buck-Boost)變換器正激式(Forward)變換器反激式(Flyback)變換器半橋式(Half-bridge converter)全橋式(Full-bridge converter)推挽式(Push-pull converter)Cuk變換器Zeta變換器Sepic變換器開關(guān)電源拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)什么是Flyback？反激式開關(guān)電源：輸出端在變壓器

2、原邊繞組斷開電源時獲得能量，英文名稱叫Flyback TransformerFlyback電路特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：電路簡單，能高效提供多路直流輸出，因此適合多組輸出要求；轉(zhuǎn)換效率高，損失?。蛔儔浩髟褦?shù)比值較??；輸入電壓在很大的范圍內(nèi)波動時，仍可有較穩(wěn)定的輸出，目前已可實(shí)現(xiàn)交流輸入在 85265V間，無需切換而達(dá)到穩(wěn)定輸出的要求。缺點(diǎn)：輸出電壓中存在較大的紋波，負(fù)載調(diào)整精度不高，因此輸出功率受到限制，通常應(yīng)用于150W以下；轉(zhuǎn)換變壓器在電流連續(xù)(CCM)模式下工作時，有較大的直流分量，易導(dǎo)致磁芯飽和，所以必須在磁路中加入氣隙，從而造成變壓器體積變大。變壓器有直流電流成份，且同時會工作于CCM / DCM兩

3、種模式，故變壓器在設(shè)計時較困難，反復(fù)調(diào)整次數(shù)較順向式多，迭代過程較復(fù)雜。Flyback工作原理單端反激式變換器a）VT導(dǎo)通期間b）VT關(guān)斷期間Flyback工作原理1. 磁通連續(xù)的工作狀況Flyback工作原理2. 磁通臨界工作狀況Flyback工作原理3. 磁通不連續(xù)的工作狀況Flyback電路分析和測試要點(diǎn)1. 輸入部分輸入部分主要由EMI元件構(gòu)成。D8/D10為MOV，主要作用是吸收差模Surge等瞬間高電壓脈沖干擾信號；NTC1為負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻，降低Inrush電流對橋堆的沖擊；C1為差模濾波X2電容（脈沖電壓峰值2.5kV ）；R1/R2為安規(guī)泄放電阻，需滿足RC5KV）；R10

4、為驅(qū)動電阻，用于調(diào)節(jié)開關(guān)損耗；R12為驅(qū)動下拉電阻，抑制驅(qū)動干擾；R15/R16/R18為OCP檢測電阻；R14/C8組成RC濾波網(wǎng)絡(luò)，防止OCP誤動作。關(guān)鍵測試點(diǎn)：Q1之Vds/Vgs/Id/Tj，D6反向電壓應(yīng)力Vr和Tj，C7溫升Tc和紋波電流。測試條件：開關(guān)機(jī)瞬態(tài)，AC打火，Surge測試，輸出OLP，輸出短路，Dynamic Load。Flyback電路分析和測試要點(diǎn)4. 輸出整流濾波電路由輸出整流肖特基二極管和濾波電容/電感組成。R17/C14為RC濾波線路，用于在D7/D9截止工作時平滑尖峰信號，改善EMI和D7/D9反向電壓應(yīng)力作用；R24為假負(fù)載，用于改善間歇振蕩現(xiàn)象；LG2

5、為共模濾波電感。關(guān)鍵測試點(diǎn)：D7/D9正向?qū)娏鱅fav、反向電壓應(yīng)力Vr、結(jié)溫Tj，C9/C10紋波電流和Tc。測試條件：開關(guān)機(jī)瞬態(tài)，AC打火，Surge測試，輸出OLP，輸出短路，Dynamic Load。Flyback電路分析和測試要點(diǎn)5. 反饋回路反饋電路由AZ431和光耦構(gòu)成。輸出電壓通過集成穩(wěn)壓器AZ431和光電耦合器反饋到PWM控制IC的FB腳，調(diào)節(jié)R1、 R2的分壓比可設(shè)定和調(diào)節(jié)輸出電壓，達(dá)到較高的穩(wěn)壓精度。Uo=2.5V*(R22+R23)/R23光耦傳輸比：CTR=IC/ IF100%H(s)= - ( R21+1/C11s) / R23R19/R20分別為上拉/下拉偏置

6、電阻；R21/C11組成極零點(diǎn)補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，通過調(diào)節(jié)R值或C值可以調(diào)節(jié)頻帶增益。一般增益要求-14dB，相位要求45deg。Flyback電路分析和測試要點(diǎn)6. PWM控制電路PWM芯片為On-bright OB2263R6/R7是啟動電阻，C5是儲能電容，C4是高頻濾波電容，D5是整流二極管，R9是限流電阻。AC電源接入時，Vbulk通過R6/R7對C5充電，當(dāng)VccUVLO(off):14V時，IC啟動工作，電源輸出直流電信號，Vcc通過T1繞組提供。Vcc振蕩頻率由R8決定，一般取100K ohmFosc=6500/RI(Kohm) （KHz）導(dǎo)通占空比由sense和FB共同確定OLP：OC

7、P：OVP：UVP：Flyback電路分析和測試要點(diǎn)7. PWM控制IC/OB2263框圖Flyback電路分析和測試要點(diǎn)Flyback電路設(shè)計EMI整流濾波變壓器次級整流濾波開關(guān)器件PWM 控制IC隔離器件采樣反饋輸出高壓區(qū)域低壓區(qū)域隔離反激電源的結(jié)構(gòu)框圖Flyback電路設(shè)計Flyback電路設(shè)計1. 保險管的選取作用：安全防護(hù)。在電源出現(xiàn)異常時，為了保護(hù)核心器件不受到損壞。技術(shù)參數(shù)：額定電壓V、額定電流I、熔斷時間I2RT。分類：快斷、慢斷、常規(guī)PF?。ú粠Чβ室驍?shù)校正的功率因數(shù)估值）Pin為輸入視在功率，Po輸出功率， 效率（設(shè)計的評估值）Uinmin 最小的輸入電壓2為經(jīng)驗(yàn)值，在實(shí)際

8、應(yīng)用中，保險管的取值范圍是理論值的1.53倍。Flyback電路設(shè)計2. 壓敏電阻MOV的選取壓敏電阻是一種限壓型保護(hù)器件。利用壓敏電阻的非線性特性，當(dāng)過電壓出現(xiàn)在壓敏電阻的兩極間，壓敏電阻可以將電壓鉗位到一個相對固定的電壓值，從而實(shí)現(xiàn)對后級電路的保護(hù)。主要作用：過電壓保護(hù)、防雷、抑制浪涌電流、吸收尖峰脈沖、限幅、高壓滅弧、消噪、保護(hù)半導(dǎo)體元器件等。主要參數(shù)有：壓敏電壓、通流容量、結(jié)電容、響應(yīng)時間等。壓敏電阻的響應(yīng)時間為ns級，比空氣放電管快，比TVS管（瞬間抑制二極管）稍慢一些，一般情況下用于電子電路的過電壓保護(hù)其響應(yīng)速度可以滿足要求。 壓敏電阻雖然能吸收很大的浪涌電能量，但不能承受毫安級以

9、上的持續(xù)電流，在用作過壓保護(hù)時必須考慮到這一點(diǎn)。壓敏電阻的選用，一般選擇標(biāo)稱壓敏電壓V1mA和通流容量兩個參數(shù)。Flyback電路設(shè)計2. 壓敏電阻MOV的選取a 為電路電壓波動系數(shù)，一般取值1.2.Vrms 為交流輸入電壓有效值。b 為壓敏電阻誤差，一般取值0.85.C 為元件的老化系數(shù)，一般取值0.9.2 為交流狀態(tài)下要考慮峰峰值。V1mA 為壓敏電阻電壓實(shí)際取值近似值 Flyback電路設(shè)計3. NTC熱敏電阻的選取NTC是以氧化錳等為主要原料制造的精細(xì)半導(dǎo)體電子陶瓷元件。電阻值隨溫度的變化呈現(xiàn)非線性變化，負(fù)溫度系數(shù)NTC電阻值隨溫度升高而降低。作用：抑制開機(jī)時產(chǎn)生的Inrush。Rt

10、是熱敏電阻在T1溫度下的阻值；Rn是熱敏電阻在Tn常溫下的標(biāo)稱阻值（本例選取NTC為520%）；B是材質(zhì)參數(shù)；(常用范圍2000K6000K，本例選取NTC材質(zhì)B=2600)exp是以自然數(shù) e 為底的指數(shù)（ e =2.71828 ）；這里T1和Tn指的是K度即開爾文溫度，K度=273.15(絕對溫度)+攝氏度；Flyback電路設(shè)計4. X電容和Y電容的選取根據(jù)IEC 60384-14,安規(guī)電容器分為X電容及Y電容：1. X電容是指跨與L-N之間的電容器, 2. Y電容是指跨與L-G/N-G之間的電容器. X電容主要用來抑制差模干擾安全等級 峰值脈沖電壓 等級（IEC664） X1 2.5k

11、V 4.0kV X2 2.5kV X3 1.2kV Y電容主要用于抑制共模干擾安全等級 額定電壓 耐壓等級Y1 250V 8 kVY2 150V 250V 5 kVY3 150V 250V 2.5KV 5KV Y4 150V Irush，本例整流管為IN4007，其浪涌電流規(guī)格為（I2*t=7.47A2*S）。實(shí)際浪涌電流持續(xù)約（t=5RC）,實(shí)際允許的IrushNP2 NP2 otherwiseFlyback電路設(shè)計8. 反激變壓器的設(shè)計反推驗(yàn)證Dmax：Flyback電路設(shè)計9. MOS管的選取MOS管的耐壓選擇：MOS管的耐電流選擇：IdrmsIpkMOS的導(dǎo)通損耗計算：Psw=Idrms2*RdsFlyback電路設(shè)計10. 次級整流肖特基二極管的熱損耗包括正向?qū)〒p耗、反向漏電流損耗及恢復(fù)損耗。因?yàn)檫x用的是肖特基二極管，反向恢復(fù)時間短和漏電流比較小，可忽略不記。二極管的耐壓：Vr=Uo+Uinmax/n=67V二極管的結(jié)溫：Tj=Rthjc*Vf*Id_rms+TaTa為工作的環(huán)境溫度Tj為二極管工作溫度理論值Vf表示二極管的正向?qū)▔航礗d_rms表示通過二極管的平均電流R