如何设计电源

随着社会的快速发展，尤其在这信息化时代，伴随着各种不同电子产品以及生活必须品的诞生，例如笔记本、冰箱、手机、电灯等，不同的电子产品对电压、电流的要求各不相同，因此根据终端电子产品的所需，通常在线路里安装不同类型的的稳压电源，自然就可以达到各种设备所需的的不同的稳压电源。常用的有直流稳压电源、交流稳压电源、并联稳压电源、串联稳压电源。

稳压电源的设计线路中经常涉及到的主要的电子元件有电阻、电容、变压器、电感、二级管、三级管、场效应管、集成电路等。当线路中的电压上下波动时，稳压器会起到稳定电压的作用，同时对于过压、欠压、短路超负何等情况也有保护作用。

生活中最常见到的是串联型稳压器，由于串联型稳压电路在经过整流滤波后的电压不稳，尤其在电压或负载发生变化时，电压都会随着改变，所以在串联型稳压电源设计的过程中，经过整流滤波后通过稳压电源输出的电压才会稳定不变。串联型稳压电源的设计是由变压器、整流滤波、稳压电路、保护电路四个环节组成。一般的稳压电源都是用220V的电作为电源，经过变压整流滤波后输送给稳压电路进行稳压，最终成为稳定的直流电源。

而并联型稳压电源会在线路中发生负何过大或者短路时都可起到保护作用，只是在负何较少的情况下，大部分的电能都费在了限流电阻和调整管上，比较浪费，值得注意的是，使用并联型稳压电源的线路中，功率不能太大，而且电压也不能太大，对于以上不可避免的缺点，现实生活中通常还是采用串联型稳压电源的比较多。所以并联稳压电源通常适合于对电源要求很高的电声设备。

直流稳压电源的设计通常都是由降压、整流、滤波、稳压这四个环节构成的。而其中的变压器起到把电网220V的交流电变成整流电路我需在的电压，即第二步中所需的，然后整 流电路再将交流电转换成单方脉动的直流电，通过滤波电路，最后经过稳压器，输出所需的稳定电压。

交流稳压电源的设计则是通过变压、整流、滤波、稳压四个步骤，着先是将220 V交流电转换成整流过程中所需符合的交流电压，通过整流这一过程变换成脉动直流电，经过滤波输出平滑的直流电压，最后通过变压器，输出的才是不随交流电压的负载增减变化的稳定电压。

开关电源设计步骤步骤1 确定开关电源的基本参数

① 交流输入电压最小值umin

② 交流输入电压最大值umax

③ 电网频率Fl 开关频率f

④ 输出电压VO(V):已知

⑤ 输出功率PO(W):已知

⑥ 电源效率η:一般取80%

⑦ 损耗分配系数Z:Z表示次级损耗与总损耗的比值,Z=0表示全部损耗发生在初级,Z=1表示发生在次级.一般取Z=0.5

步骤2 根据输出要求,选择反馈电路的类型以及反馈电压VFB

步骤3 根据u,PO值确定输入滤波电容CIN、直流输入电压最小值VImin

① 令整流桥的响应时间tc=3ms

② 根据u,查处CIN值

③ 得到Vimin

确定CIN,VImin值

u(V) PO(W) 比例系数(μF/W) CIN(μF) VImin(V)

固定输入:100/115 已知 2~3 (2~3)×PO ≥90

通用输入:85~265 已知 2~3 (2~3)×PO ≥90

固定输入:230±35 已知 1 PO ≥240

步骤4 根据u,确定VOR、VB

① 根据u由表查出VOR、VB值

② 由VB值来选择TVS

u(V) 初级感应电压VOR(V) 钳位二极管反向击穿电压VB(V)

固定输入:100/115 60 90

通用输入:85~265 135 200

固定输入:230±35 135 200

步骤5 根据Vimin和VOR来确定最大占空比Dmax

① 设定MOSFET的导通电压VDS(ON)

② 应在u=umin时确定Dmax值,Dmax随u升高而减小

步骤6 确定初级纹波电流IR与初级峰值电流IP的比值KRP,KRP=IR/IP

u(V) KRP

最小值(连续模式) 最大值(不连续模式)

固定输入:100/115 0.4 1

通用输入:85~265 0.4 1

固定输入:230±35 0.6 1

步骤7 确定初级波形的参数

① 输入电流的平均值IAVG

② 初级峰值电流IP

③ 初级脉动电流IR

④ 初级有效值电流IRMS

步骤8 根据电子数据表和所需IP值 选择TOPSwitch芯片

① 考虑电流热效应会使25℃下定义的极限电流降低10%,所选芯片的极限电流最小值ILIMIT(min)应满足:0.9 ILIMIT(min)≥IP

步骤9和10 计算芯片结温Tj

① 按下式结算:

Tj＝[I2RMS×RDS(ON)+1/2×CXT×(VImax+VOR) 2 f ]×Rθ+25℃

式中CXT是漏极电路结点的等效电容,即高频变压器初级绕组分布电容

② 如果Tj>100℃,应选功率较大的芯片

步骤11 验算IP IP=0.9ILIMIT(min)

① 输入新的KRP且从最小值开始迭代,直到KRP=1

② 检查IP值是否符合要求

③ 迭代KRP=1或IP=0.9ILIMIT(min)

步骤12 计算高频变压器初级电感量LP,LP单位为μH

步骤13 选择变压器所使用的磁芯和骨架,查出以下参数:

① 磁芯有效横截面积Sj(cm2),即有效磁通面积.

② 磁芯的有效磁路长度l(cm)

③ 磁芯在不留间隙时与匝数相关的等效电感AL(μH/匝2)

④ 骨架宽带b(mm)

步骤14 为初级层数d和次级绕组匝数Ns赋值

① 开始时取d＝2(在整个迭代中使1≤d≤2)

② 取Ns=1(100V/115V交流输入),或Ns=0.6(220V或宽范围交流输入)

③ Ns=0.6×(VO+VF1)

④ 在使用公式计算时可能需要迭代

步骤15 计算初级绕组匝数Np和反馈绕组匝数NF

① 设定输出整流管正向压降VF1

② 设定反馈电路整流管正向压降VF2

③ 计算NP

④ 计算NF

步骤16~步骤22 设定最大磁通密度BM、初级绕组电流密度J、磁芯的气隙宽度δ,进行迭代.

① 设置安全边距M,在230V交流输入或宽范围输入时M=3mm,在110V/115V交流输入时M=1.5mm.使用三重绝缘线时M=0

② 最大磁通密度BM=0.2~0.3T

若BM>0.3T,需增加磁芯的横截面积或增加初级匝数NP,使BM在0.2~0.3T范围之内.如BM<0.2T,就应选择尺寸较小的磁芯或减小NP值.

③ 磁芯气隙宽度δ≥0.051mm

δ＝40πSJ(NP2/1000LP-1/1000AL)

要求δ≥0.051mm,若小于此值,需增大磁芯尺寸或增加NP值.

④ 初级绕组的电流密度J=(4~10)A/mm2

若J>10A/mm2,应选较粗的导线并配以较大尺寸的磁芯和骨架,使J<10A/mm2.若J<4A/mm2,宜选较细的导线和较小的磁芯骨架,使J>4A/mm2也可适当增加NP的匝数.

⑤ 确定初级绕组最小直径(裸线)DPm(mm)

⑥ 确定初级绕组最大外径(带绝缘层)DPM(mm)

⑦ 根据初级层数d、骨架宽带b和安全边距M计算有效骨架宽带be(mm) be=d(b-2M)

然后计算初级导线外径(带绝缘层)DPM:DPM＝be/NP

步骤23 确定次级参数ISP、ISRMS、IRI、DSM、DSm

① 次级峰值电流ISP(A) ISP=IP×(NP/NS)

② 次级有效值电流ISRMS(A)

③ 输出滤波电容上的纹波电流IRI(A)

⑤ 次级导线最小直径(裸线)DSm(mm)

⑥ 次级导线最大外径(带绝缘层)DSM(mm)

步骤24 确定V(BR)S、V(BR)FB

① 次级整流管最大反向峰值电压V(BR)S V(BR)S＝VO+VImax×NS/NP

② 反馈级整流管最大反向峰值电压V(BR)FB V(BR)FB＝VFB+ VImax×NF/NP

步骤25 选择钳位二极管和阻塞二极管

步骤26 选择输出整流管

步骤27 利用步骤23得到的IRI,选择输出滤波电容COUT

① 滤波电容COUT在105℃、100KHZ时的纹波电流应≥IRI

② 要选择等效串连电阻r0很低的电解电容

③ 为减少大电流输出时的纹波电流IRI,可将几只滤波电容并联使用,以降低电容的r0值和等效电感L0

④ COUT的容量与最大输出电流IOM有关

步骤28~29 当输出端的纹波电压超过规定值时,应再增加一级LC滤波器

① 滤波电感L=2.2~4.7μH.当IOM<1A时可采用非晶合金磁性材料制成的磁珠大电流时应选用磁环绕制成的扼流圈.

② 为减小L上的压降,宜选较大的滤波电感或增大线径.通常L=3.3μH

③ 滤波电容C取120μF /35V,要求r0很小

步骤30 选择反馈电路中的整流管

步骤31 选择反馈滤波电容

反馈滤波电容应取0.1μF /50V陶瓷电容器

步骤32 选择控制端电容及串连电阻

控制端电容一般取47μF /10V,采用普通电解电容即可.与之相串连的电阻可选6.2Ω、1/4W,在不连续模式下可省掉此电阻.

步骤33选定反馈电路

步骤34选择输入整流桥

① 整流桥的反向击穿电压VBR≥1.25√2 umax

② 设输入有效值电流为IRMS,整流桥额定有效值电流为IBR,使IBR≥2IRMS.计算IRMS公式如下:

cosθ为开关电源功率因数,一般为0.5~0.7,可取cosθ＝0.5

步骤35 设计完毕

在所有的相关参数中,只有3个参数需要在设计过程中进行检查并核对是否在允许的范围之内.它们是最大磁通密度BM(要求BM=0.2T~0.3T)、磁芯的气隙宽度δ(要求δ≥0.051mm)、初级电流密度J(规定J=4~10A/mm2).这3个参数在设计的每一步都要检查,确保其在允许的范围之内.

第一要懂基本理论，推荐一本《精通开关电源设计》，可以从头到尾仔细阅读，多读外国人写的书和资料，另外多买书，现在这个物价飞涨的年头，书是唯一没涨价反而在网上打折降价的商品，而且不是消费品是智力投资，相信知识的力量，拼爹的时代终将过去；第二要实践，有条件尽量从基本的buck,flyback等拓扑开始，每个项目都要研究透彻，逐步深入到复杂拓扑，复杂拓扑也是从基本拓扑衍生而来，所谓一通百通，基本理论和思想方法都是一致的，而一开始就做复杂电源容易陷入迷雾；三要多思考，培养一种习惯，即从基本理论的观点来设计，从实际实验的数据和波形来反观理论，每个器件每个参数都要学习自己动手去算，比如变压器，电感，mos损耗，检流电阻等等，不要迷信一些所谓老手的所谓的经验；最后要热爱这门科学，才能有所成就，祝你成功。

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.

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。

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。

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。

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。

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。

插座开关的安装，在「装修大坑排行榜」里可以说是名列榜首了。插座不够用、插座被家具遮挡……太多装修前没有预料到的情况，都导致后期的使用问题连连。

分享设计师@西安翼森设计 的这篇「插座避坑指南」作参考，当然大家也要结合自己的实际生活需求，给自己未来的使用做出合理的规划，这样才会让装修不留遗憾～、

以下图文来自好好住APP用户@西安翼森设计

开关插座作为家装过程中不可缺少的一部分，伴随家用电子产品的丰富，它在我们生活中扮演着重要的角色，但现实生活中我们总会出现各种各样的问题。

住友@飞天小黄狗 说：

厨房装的全是五孔插座，家用小家电大多是三孔，只好接插线板，美美的厨房，乱的像蜘蛛网。

住友@酒香 说：

买回来的床头柜挡住了插座，卫生间的插座位置比门还要高，用时真的很闹心。

住友@95年的老阿姨 说：

购买了空气净化器、扫地机器人、心心念的台灯、小厨宝、电动牙刷等等却发现没有合适的插座。

其实，在「怎么安插座」这件事上，只要解决数量与高度，问题便迎刃而解。很多插座攻略都是从数量多出发，在我看来合适的数量才是最重要的，暴露过多插座反而会影响美观。

所需插座： 至少预留两个五孔插座，方便安装感应小夜灯和烘鞋器。

所需开关： 与客厅开光处做双控，方便外出时关客厅的灯。

▲ 左边感应灯，右边备用插座 /鞋柜预留了两个五孔插座，一个留给烘鞋器，对于大汗脚，每次回家可以把鞋子放在这里烘干（雨天冬天更实用）。

在淘宝买一个小夜灯，有人靠近，就会亮起来，可设置无人经过时延时熄灭，以后每天晚上回家都有一盏小灯迎接你。

▲ 鞋柜上方插座，方便外出使用的充电宝等电子设备充电。

▲ 玄关插座高度示意图。

Tips:

1. 安装开关插座，边缘距离门框要求至少15cm，高度至少130cm，可以根据身高适当调高；

2. 无特殊要求的普通电源插座距地面0.3m安装，且安装在同一高度；

3. 入户照明开关应设置在最顺手的位置，以及全屋动线的起点，万万不能设置在门后。

所需插座： 电视柜里四个五孔，方便电视、音响、路由器等电子设备连接；沙发旁各留一个带USB的五孔；空调三孔16A插座一个；预备两个五孔。

所需开关： 吊灯双回路控制，与玄关处做双控方便在客厅关玄关处灯；筒灯、灯带等装饰效果灯开关。

▲ 电视墙内预埋一根50PVC管。

▲ 电视音影设备连接线路复杂，过多的接线头暴露在外面影响美观。路由器、回音壁等电子设备的连接线统统隐藏在预埋的PVC管子里。

▲ 客厅插座高度示意图1：电视墙或者客厅附近预留两个五孔插座备用，方便净化器、加湿器（冬天使用），落地扇（夏天使用）。

▲ 沙发旁设计2个4孔插座，方便手机充电和安装落地灯。

▲ 客厅插座高度示意图2

Tips:

1. 空调刚启动瞬间电流会非常大，必须配专用16A带开关的三孔插座！

2. 电视柜的插座可以藏在柜体里面，或者是用装饰物挡住，过多暴露颜值打折。

所需插座： 预留两个五孔带开关插座，热水器、咖啡机、吃火锅的电磁炉即插即用；冰箱16A三孔带开关插座一个。

所需开关： 吊灯双回路控制；装饰效果灯开关

▲ 餐厅插座高度示意图。

Tips：

1. 餐边柜建议用五孔带开关插座，不用成天拔插头，又省力又保护电器

2. 有条件的话可在餐桌底设计一个地插，以后一家人吃火锅也不用从大老远拉排插了。

所需插座： 操作台面少至少预留3个五孔带开关，电饭锅、微波炉、烤箱、烧水壶、豆浆机的使用；水槽下预留两个三孔带开关，残余处理器、净水器等的使用；若对洗碗机烤箱有需求也需预留两个三孔做准备。

所需开关： 顶灯1个；操作台灯1个；橱柜下灯带1个。

▲ 厨房插座高度示意图。

▲ 如果台面插座预留不够，后期可购买这种轨道式插座，随意插拔灵活方便。

▲ 垃圾处理器与净水器也需要在橱柜内预留插座。

所需插座： 电脑桌下面三孔带开关三个，方便路由器、主机、音响等电子设备；电脑桌上两个五孔带开关备用，方便手机充电、台灯、加湿器等。

所需开关： 装饰效果灯开关；主灯开关。

▲ 桌面上可购买理线盒将各种连接线藏起来。

▲ 书房插座高度示意图。

所需插座： 床头两边各一个带USB的插座(方便手机充电）但一定要买质量好的，强弱电流集成一体劣质会有安全隐患；预留两个五孔带开关插座，方便夜起感应灯、落地扇、加湿器、净化器的使用。

所需开关： 双控或者双回路控制顶灯；装饰灯效果开关。

▲ 卧室插座高度示意图。

Tips：推荐四孔插座，可以给手机和其他设备同时充电，比五孔插座更实用。

所需插座： 预备2个以上五孔插座，智能马桶旁、镜柜旁的剃须刀、吹风筒等都要用到，靠近水源处一定要带防溅面罩！洗衣机准备放在卫生间的话，也要预留三孔带开关一个。

所需开关： 镜前灯开关；浴霸3合一开关。

▲卫生间插座高度示意图。

/ 最后为大家总结几点安装插座的注意事项 /

1. 插座位置安排可以考虑对角线原则，一个空间内以对角线考虑插座分布，这样可以尽量避免『无插座死角』。

2. 几乎所有的家用电器都有待机耗电，可以设置一些带开关的插座，这样不用拔插头并且可以切断电源，也不至于拔下来的电线吊着影响美观。

比如可以考虑在厨柜台面使用带开关插座，避免使用电饭锅、电热水壶这类电器的插头频繁插拔。

3. 厨房插座不要装在灶台上方，防止过热。还要考虑将来装厨房挂件的时候不会和开关插座位置冲突。

4. 不要把开关装在太靠近水的地方，若装在开放式阳台、靠近水槽、卫生间湿区等位置，记得用开关插座专用防溅盖。

5. 在确定开关、插座数量时，尽可能考虑所有要用到的地方，并设置备用插座。多预留插座总比最后不够用接线板解决美观的多。

6. 最好提前去看家具，做到尺寸有数，避免设计的开关插座位置被沙发、电视柜、床头柜等家具遮挡。

稳压电源的设计如下：

(1)电源变压器：是降压变压器，它将电网220V交流电压变换成符合需要的交流电压，并送给整流电路，变压器的变比由变压器的副边电压确定。

(2)整流滤波电路：整流电路将交流电压Ui变换成脉动的直流电压。再经滤波电路滤除较大的纹波成分，输出纹波较小的直流电压U1。常用的整流滤波电路有全波整流滤波、桥式整流滤波等。

(3)滤波电路：可以将整流电路输出电压中的交流成分大部分加以滤除，从而得到比较平滑的直流电压各滤波电容C满足RL-C=(3~5)T/2，或中T为输入交流信号周期，RL为整流滤波电路的等效负载电阻。

(4)稳压电路：稳压电路的功能是使输出的直流电压稳定，不随交流电网电压和负载的变化而变化。常用的集成稳压器有固定式三端稳压器与可调式三端稳压器。常用可调式正压集成稳压器有CW317(LM317)系列，它们的输出电压从1.25V-37伏可调，最简的电路外接元件只需一个固定电阻和一只电位器。

概述：首先分析了现代开关电源的优缺点及其发展状况，在传统开关电源的基础上设计了一种新型的带全面检测和保护功能的开关电源，该电源输入带雷电浪涌保护，并配有RS-485通讯接口，可实现与上位通讯。 1、概述 随着电子技术和电源技术的发展，开关电源以体积小、重量轻、功率密度大、集成度高、输出组合便利等优点而成为电子电路电源的首选。在实际的工作环境中，特别是在一些工业场所中，电磁环境十分恶劣，常常有异常情况出现，例如过电压、瞬态脉冲冲击波、强电磁辐射等。这些都有可能击毁电源。影响整个系统的工作。通过设计以微处理机为核心的具有全面电源检测技术辅以提高开关电源抗过电压、抗干扰性能力的手段，设计了一种具有保护和监控功能的开关电源。 2、设计思想 随着电子设备对电源系统要求的日益提高，研究廉价的具有监视"管理供电电源功能的开关电源愈来愈显得必要。通过综合考虑电源各种技术性能和对自身的安全要求以及开关电源性能的基础上，设计出了一种新型实用的带有过电压检测和保护装置的智能化源。它具有以下几个特点：（1）实现了对过电压的检测，并能记录每次过电压的瞬时值和峰值。可启动备用电源供电。实现对电子电路的保护作用。（2）具有抗冲击能力强、使用寿命长、带液晶屏数字监视的特点。 同时通过RS-485通信接口与管理计算机通讯能实现电源的工作和保护等功能的透明化。（3）能实时显示输出电压、电流的大小、过电压的次数、大小以及必要的参数设置信息。（4）通过接口与后台或远端PC机实现数据传送。智能化电源的核心由显示板、CPU板、通信板、备用电源板、过电压检测板、键盘、通信转接板组成。装置的关键是实现电压的峰值检测，尤其是过电压的检测。该开关电源使用了一种基于单片机的过电压检测和峰值电压检测方法，实验证明它满足了对检测的快速性和精确性的要求。 3、系统硬件设计 3.1 原理框图 系统硬件框架如图1所示。在正常的情况下220V的交流输入电压经过整流、滤波、DC/DC.变换、限流稳压电路后可得到一个稳定的输出电压。是一个普通开关电源。当有过电压时，过电压信号经过过电压检测电路检测和峰值电压保持电路保持，控制电源回路，断开正常工作的交流电路，同时通过计算机启动备用电源工作，以及完成对过电压的瞬时值和峰值的测量。 3.2 PWM控制电路 系统采用的PWM调制器为SG3524型号[4]的芯片，电路如图2所示。在芯片的电源信号入口端并联一电容C2构成一个软启动电路。设计软启动电路的目的是防止在电源突然开通时产生的过大电流对芯片造成冲击。在刚通电时，电容两端电压不能突变，它的电压随外部电源对其充电而逐渐升高，经过一段时间后，电路进入正常工作状态。这样保证了输入电压缓慢地建立起来，确保芯片不受损坏。输出电路的开关功率管选用MOS功率管。由于功率管是在高频状态下工作会产生振荡。为了消除这种寄生振荡，应尽量减少与功率管各管脚的连线长度，特别是栅极引线的长度。若无法减少其长度，可以串联小电阻，且尽量靠近管子栅极。图中R3既是功率管的栅极限流电阻，又与R4一起消除功率管工作时产生的寄生振荡。 3.3　变压器驱动电路 变压器驱动电路见图3。驱动电路采用单端驱动工作方式，这种电路简单、工作可靠性高。功率管由来自SG3524芯片的信号驱动。11、14脚的单端并联输出。当SG3524输出高电平时，功率管导通，在电感L中储能；输出低电平时，功率管截止，导致流过电感L上的电流突然下降为零，L产生反电势。该反电势的脉冲电压加在高频变压器的输入端，驱动变压器工作。同时，电感L作变压器的阻抗匹配元件。 由高频变压器输出的交流电压经二极管VD2、VD3进行整流倍压后，再经C2滤波，得到高压输出。 3.4　采样反馈电路 反馈回路中，对输出电压信号的取样，采用在输出端并联电阻，再将高压经电阻串联衰减的方法实现。 R3、R4、RW为电压取样反馈电阻。电压经隔离反馈后，从SG3524芯片的1脚输入，控制占空比，进而调节输出电压，达到稳压的目的。其稳压原理是：若输出电压偏高，采样反馈的信号也偏高，与SG3524中误差放大器的基准电压比较后的电压偏低，导致占空比的宽度变窄，引起输出电压下降；反之亦然。RW是可调电阻，通过调节RW来调节输出电压。 3.5 过电压检测电路 过电压对于电源来说是一个非常有害的信号。雷电等引起的瞬时高电压如果不加遏制，直接由电源引入RTU（远程终端设备）则会影响其电源模块的正常工作，各功能模块的工作电压升高而工作不正常，严重时会损坏模块，烧坏元器件IC。 过电压保护的基本原理是在瞬态过电压发生的时侯（微秒或纳秒级），通过过电压检测电路对这个信号进行检测。过电压检测电路中主要的元件是压敏电阻，压敏电阻相当于很多串并联在一起的双向抑制二极管。电压超过箝位电压时，压敏电阻导通；电压低于箝位电压时，压敏电阻截止。这就是压敏电阻的电压箝位作用。压敏电阻工作极为迅速，响应时间在纳秒级。 过电压检测电路原理图如图(4)所示，当有过电压信号产生时，压敏电阻被击穿，呈现低阻值甚至接近短路状态，这样在电流互感器的原级产生一个大电流，通过线圈互感作用在副级产生一个小电流，再通过精密电阻把电流信号转变为电压信号。这个信号输入到电压比较器LM393后，电压比较器LM393输出高电平，经过非门A 输出的控制脉冲1控制电源回路,断开开关电源电路，启动备用电源。控制脉冲2送到单片机的中断口，单片机控制回路启动A/D转换，采样过电压的瞬时值。 3.6 峰值电压采样保持电路 峰值电压采样保持电路如图(5) 所示。峰值电压采样保持电路由一片采样保持器芯片LF398 和一块电压比较器LM311构成。LF398的输出电压和输入电压通过LM311进行比较，当Vi>Vo时LM311输出高电平，送到LF398的逻辑控制端8 脚，使LF398 处于采样状态。.

以上这些是一些新型开关电源设计一部分，不知道能帮助你吗？