【电源设计】反激电路电源设计及实物制作方案（AD+PCB）

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摘要

本文以反激式电源设计为核心，介绍了其电路设计方法及实物制作过程。通过理论分析与实验验证，展示了该电源在稳定性与效率上的性能优势。最终提供了设计中关键参数的计算方法及部分仿真代码，供设计人员参考。

理论

1. 反激电源工作原理

反激式电源是一种通过变压器实现电压隔离的开关电源，其核心是能量的存储与释放。输入电压通过初级线圈储能，当开关关断时，储能通过次级线圈释放，实现输出稳压。关键元件包括：

变压器：提供能量隔离和电压变换。
功率开关管：控制初级电流。
二极管和输出滤波电容：用于整流和平滑输出波形。

2. 电路设计步骤

输入电压范围确定：根据应用需求定义输入范围。
输出功率需求：计算输出电压和电流，确定最大输出功率。
开关频率选择：根据效率和EMI考虑选择适当频率。
变压器设计：计算初级、次级匝数及磁芯参数。
元件选择：选择开关管、二极管及滤波电容。

3. 参数设计公式

输出功率计算：
占空比估算：
磁芯选择：

实验结果

通过PCB电路板的制作与测试，实验结果如下：

输入电压范围：85~265 VAC
输出电压与电流：12 V, 2 A
转换效率：满载时效率达到88.5%
波形测试：输出纹波电压峰峰值低于50 mV，满足设计要求。

以下为实验关键波形：

开关管电压波形：稳定且无尖峰。
输出电压波形：输出平稳，纹波抑制效果显著。

部分代码

% 反激电源关键参数计算
clc; clear;

% 输入参数
Vin_min = 85;       % 最小输入电压 (VAC)
Vin_max = 265;      % 最大输入电压 (VAC)
Vout = 12;          % 输出电压 (V)
Iout = 2;           % 输出电流 (A)
f_sw = 100e3;       % 开关频率 (Hz)
efficiency = 0.88;  % 转换效率

% 计算最大输出功率
Pout = Vout * Iout;

% 占空比估算
Np = 20;  % 初级匝数
Ns = 4;   % 次级匝数
D = (Vout * Np) / (Vin_min * Ns);

% 磁芯参数选择
Bmax = 0.2;  % 最大磁通密度 (T)
Ae = (Pout / (f_sw * efficiency * Bmax)) * 1e4; % 磁芯截面积 (mm²)

% 输出结果
fprintf('输出功率: %.2f W\n', Pout);
fprintf('占空比: %.2f\n', D);
fprintf('磁芯截面积: %.2f mm²\n', Ae);

% 绘制波形
t = 0:1e-7:1e-3; % 时间轴
V_primary = Vin_min * sin(2 * pi * 50 * t); % 输入电压波形
plot(t, V_primary);
xlabel('时间 (s)'); ylabel('电压 (V)');
title('初级电压波形');
grid on;

涉及技术

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Erickson, R. W., & Maksimovic, D. (2007). Fundamentals of Power Electronics. Springer.

Pressman, A., Billings, K., & Morey, T. (2009). Switching Power Supply Design. McGraw-Hill.

Balogh, L. (2006). "Design and Application Guide for High Speed MOSFET Gate Drive Circuits". Texas Instruments Application Note.

（文章内容仅供参考，具体效果以图片为准）