反激式電源設計
關注創建者：匿名 創建時間：2026-01-04
反激式電源設計的實例教程
想要干擾電表非常簡單，只需在電源變壓器附近放置一塊強磁鐵。外加磁場會破壞功率變換器并阻礙電表準確監測用電量的能力。磁鐵很容易使電表失效，因為通常實施的防干擾方案無法檢測到它。目前還沒有準確的數字來估計究竟有多少電量被以這種方式竊取，但行業專家認為這個問題不容小覷，值得防范。
本文簡要回顧了反激式電源中磁干擾背后的物理學原理，并介紹了一種抗磁干擾的雙路輸出隔離反激式電源設計。最后討論了抗磁干擾電源與傳統設計的電源之間的測試和性能比較。
亞磁鐵與磁鐵
變壓器鐵氧體磁芯的亞鐵磁性（鐵氧體具有晶體隨機排列的磁極對，可以自發重新排列）是潛在干擾的來源，通常需要重新設計變壓器。鐵氧體磁芯材料用于開關模式變壓器。當暴露在強磁場中時，亞鐵磁材料的晶極排列會發生變化。在電源變壓器中，這可能會對變壓器（及電源）性能產生連鎖影響：
外部磁場的存在導致鐵氧體磁芯的內部場強減弱
通量密度β降低
總磁通量降低，從而降低初級電感
如果外部磁場足夠強，電感量將充分減小，那么在有用的能量傳輸發生之前，隨著開關電流上升到其限流點，電源將進入自動重啟動狀態。在沒有設置初級限流點的電路中，發生開關故障的可能性是非常高的。
展開 本文以電動汽車用鋰離子電池組為研究對象，提出了主控MOS管和輔控MOS管的概念，從而達到改進反激式開關電源的電池雙向均衡系統的目的，避免在電池均衡過程中各個回路電流流向混亂，最后進行了仿真分析與實驗驗證，表明了所改進的電池均衡系統是有效的。
1 均衡系統電路與工作遠理
均衡電路作為均衡系統的“效應器”，是均衡變量的直接調控者，可以使均衡變量逐步趨于一致，以改善電池組不一致狀況。均衡電路的靈敏性和有效性對均衡系統的好壞至關重要。
因此，本文提出了一種新型的均衡系統來改進電池雙向均衡系統，結構示意圖如圖1所示。
圖1 結構示意圖
均衡電路的核心是單鐵芯、多次級繞組的雙向反激式DC/DC轉換器，它的初級回路由金屬-氧化物半導體場效應晶體管（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transis -tor，MOSFET，也叫MOS管）與整個電池組組成，它的每一個次級回路中，均包含有一個單體電池、MOS管與電容，電池組中電池的數量即為轉換器次級繞組的數量。常規雙向均衡系統中，每個回路均只含有一個MOS管，本均衡電路中，每個回路設置兩個MOS管，定義回路中控制能量從電池中輸出的MOS管為主控MOS管，定義回路中控制能量輸入電池的MOS管為輔控MOS管，兩者在回路中同時作用，可以準確控制電流的流動方向。以下圖2所在回路中的兩個MOS管為例， Q1為主控MOS管，Q2為輔控MOS管。
展開 具體公式如下：
反激變壓器工作在第一象限，最高磁密應留有余度，故選取BMAX=0.3T，反激變壓器的系數K1=0.0085（K1是反激變壓器在自然冷卻的情況下，電流密度取420A/cm2時的經驗值。）
</p><p><img src="https://img.jishulink.com/msimage/202402/ff3681796007de235cc4550214692b09.png"></p><p>變頻器常用反激式輔助電源設計，其應用框圖如下圖所示，因輔助電源是取AC380V整流后的高壓輸入，而整流濾波后電壓在550V左右，故一般需要用到高壓MOS設計。針對變頻器的輔助電源部分推薦使用瑞森半導體超高壓MOS系列。</p><p><img src="https://img.jishulink.com/msimage/202402/6658f5282e4f08094a4819292f3e3ac9.png"></p><p><strong>三、推薦產品選型 </strong></p><p>瑞森半導體超高壓MOS系列優勢：</p><p>1、新型的橫向變摻雜技術，專有的功率MOS結構，高溫特性優良。</p><p>2、超高電壓，超小內阻，散熱性能好，高溫漏電小，高溫電壓跌落小。</p><p><img src="https://img.jishulink.com/msimage/202402/4bb72a15dd1cbc78e30701e299a38493.jpg"></p>
展開 在開關電源的設計中常會遇到的棘手問題是效率問題。而整機的效率很大程度上取決于開關管的損耗，在我們的電路和器件選定后，開關管的開關波形測量很重要，可以根據它的數據來判斷和改善開關工作狀態。那么在利用示波器進行這項測試時應該如何正確操作和注意哪些問題呢？
答：開關電源中有兩大主題：提高效率和提高可靠性。效率就要測損耗，損耗主要集中在開關管和磁性元件上，為此我們應該通過示波器測量開通損耗、截止損耗、導通損耗，同樣的對變壓器和電感能測量其磁芯損耗和動態電感。
91． 在實際工作中，需要對開關振蕩信號，視頻信號等進行測試和分析，該如何進行？
答：TEK 的 TDS5000 系列示波器能很輕松的對這兩類信號進行測量分析。對于開關電源所說的驅動信號，我們的 TDSPWR2 提供了四種分析：占空比趨勢分析，開關頻率趨勢分析。寬度及周期趨勢分析：TDS5000 示波器更具有豐富的視頻觸發，能應用多種制式，能單獨對場，并行進行觸發。
92． 在反激式開關電源電源用一種變壓器算法，總是需要再進行好多次的調整。反激式開關電源有沒有一種比較通用的變壓器參數計算方法？
答：變壓器的設計雖然通過理論計算，但因為磁芯，繞制方法等的差異性，仍需要多次試驗調整。一般是先計算原邊電感，根據輸出功率來選磁芯材料與骨架尺寸，然后根據手冊確定一些如磁芯截面積等參數等。單端設計變壓器就是要讓磁芯的磁通復位。
93． 使用 TDS3032B 和 THS710 示波器，怎樣將一次性隨機出現的信號完整地捕捉并存儲下來，然后重顯分析？
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</p><p><img src="https://img.jishulink.com/msimage/202402/ff3681796007de235cc4550214692b09.png"></p><p>變頻器常用反激式輔助電源設計，其應用框圖如下圖所示，因輔助電源是取AC380V整流后的高壓輸入，而整流濾波后電壓在550V左右，故一般需要用到高壓MOS設計。
總結
可以以最小的設計折衷為電表設計一種抗磁干擾的隔離反激式電源。設計要點在于增加初級電感，以確保電源有足夠的裕量在存在外部磁干擾的情況下保持滿載不間斷工作。
在反激式電源設計過程當中，經常會因為變壓器漏感大，而使變壓器的轉換效率降低，繞制時采用初級中間夾繞次級的方式仍然不大理想。變壓器繞制有什么技巧嗎？
答：將大功率的輸出繞組繞在里面，盡量靠近原邊，加強偶合。
12． 有沒有能分析開關損耗的示波器？
電源參數
根據功率、輸入輸出的情況，我們選擇反激電源拓撲。
反激式變壓器的優點有:
1、 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。
2、轉換效率高,損失小。
摘要：為了解決電池均衡系統在均衡過程中被充電電池自行放電現象，避免出現不合理電流產生能量損耗，提出了使用主控MOS管與輔控MOS管的改進的電池均衡系統，實現了均衡電路中各回路電流流向的精確控制；以反激式開關電源為核心原件，完成了雙向均衡電路的設計。通過在Matlab/Simulink平臺下建立完整的均衡系統模型，并建立調參模型作為輔助模型，來對所建立均衡系統進行仿真。研究結果表明，在一定初始條件下
