一种基于正激变换器的开关电源设计方法
图3 等效buck变换器
由图3可将公式(2)和(3)推广，得到等效后的正激变换器参数计算:
(1) 占空比的计算:
(2) 滤波电感的计算:
(3) 滤波电容的计算:
式(5)、(6)和(7)即为正激变换器的参数计算公式，从式(5)可知占空比不仅与输入输出电压有关，还跟变压器的匝比有关，与式(2)和式(3)相比，滤波电容与电感的计算也多了一个变压器的匝比参数k。
3.3 计算公式验证
现通过pspice仿真来验证所推公式的正确性。设计一个正激变换器，要求其输入电压为48vdc，输出电压为12vdc，输出电流为5a，输出电压纹波分量 δvo为1v，开关频率f为50khz。先选定ρ=0.4，即ton=8μs，再由式(5)、(6)和式(7)算出变压器的匝数比为1.6，l1=15μh，c1=24μf，而rl=vo/io=2.4ω。
在pspice下绘制电气原理图，并对其进行暂态时域分析，仿真时间设为1ms。
仿真输出电压波形如图4所示，可以看出，其输出电压在0.2ms后就已经稳定在所要求的12v上了，其输出纹波也完全符合要求，从而证明前面所推公式是正确的。
图4 双管正激变换器主电路
4 开关电源设计举例
现利用上述方法，设计一个双管正激型开关稳压电源，要求输入电压为48vdc，输入变化范围为±5%，输出电压为12vdc，输出电压纹波范围为1v，输出电流为5a，开关频率为50khz。
(1) 主电路参数计算
选取双管正激电路作为开关稳压电源的主电路，如图5所示。其工作原理与单管正激变换器相同，只是这里的两个开关管同时导通和关断，且因为有vda、vdb，不需另外的复位电路。控制电路则采用简单的电压控制模式。
图5 双管正激变换器主电路
这里可以直接用正激变换器的公式计算其参数。由设计要求可共模电感器知t=1/f=20μs，r=vo/io=2.4ω，iomin=11.5v/2.4ω=4.79a。由于双管正激电路占空比最大只能为0.5，因此可以选取当输入为45.6v(输入电压最小)时，占空比为0.45，然后由式(5)算出变压器的变比为7/4，由式(6)求出电感l=13μh，根据式(7)解出电容c=25μf。
(2) 控制电路参数计算
开关电源采用占空比控制方式，可分为电压模式控制和电流模式控制两大类。电压模式控制仅有一个电压控制环，电流模式控制中还存在电流内环。这里采用电压模式控制，如图6所示，运算放大器u1为电压控制器，运算放大器u2为比较器。其控制原理为，取样于输出电压的反馈电压uf与给定电压v3相比较，经过比例积分环节，输出电压再与锯齿波v1比较，产生一个pwm波，去驱动开关管。
图6 开关稳压电源的控制电路模压电感
控制电路采插件电感用pi电压调节器，需要确定的参数有c2、r3和r2，还有输出采样电阻。选取取样电压为输出电压的1/6，取样电阻的值最后根据调试结果确定。根据不同要求的输出电压，调节可变电阻r6，以获得相应的给定电压。取截止频率为开关频率的1/20，即τ=0.0004s。取r2=10kω，先取放大倍数kp=10，则r3=100kω，c2=τ/r3=40pf。
5 仿真试验
将设计的开关电源用pspice进行仿真，首先在pspice下绘制电气原理图，仿真电路如图7共模电感参数所示。再按上述步骤进行参数设计，最后进行仿真试验和电路调试，由于仿真试验的主要目的在于参数的确定和调试，因此，为简便起见可暂不考虑保护电路的作用。调试后的各参数最佳值见图7。平面变压器厂家 | 平面电感厂家
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加共模电感或者滤波器
上图看看
有何建议？
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