基于PI Expert的反激式开关电源设计方案

（2）反馈类型：为了得到较佳的稳压效果，此处选择使用TL431作为反馈，并使用偏置绕组进一步减少开关电源的空载功耗。反馈电路的选择直接决定着输出电压的稳压精度，反馈电路一般有初级反馈和次级反馈，次级反馈又有次级稳压管和次级TL431两种电路形式。使用齐纳二极管作为参考的次级侧反馈电路在温度变化时通常可提供约±7%的输出调整率，而带TL-431的次级侧反馈通常可为线电压和负载漂移提供优于±5%输出电压稳压精度。

　　（3）漏极箝位电路：PI Expert提供了三类不同的箝位电路。软件会根据电源的总输出功率自动选择最佳的箝位电路。由于此电源输出功率在20W以下，故采用简单的稳压二极管箝位电路。

　　PI Expert设计完成再手工调整后的开关电源原理图如图1所示。

　　4.2 高频变压器设计

　　设计高频变压器是设计开关电源最关键的一步。PI Expert在生成原理图的同时自动生成变压器的构造图。调整PI Expert左侧"设计树视图"中的"变压器"和"绕组结构"参数即可调整变压器的参数和结构。设计变压器时需要注意以下两点：

　　（1）为了减低漏感，功率最高的次级绕组应离变压器的初级绕组最近。若某个次级绕组的圈数较少，则该绕组要横跨绕线区域的整个宽度，以便改善耦合。

　　（2）由于此电源采用次级侧的稳压方式，偏置绕组应位于初级绕组和次级绕组之间。当偏置绕组位于初级和次级之间时，它相当于一个连接至初级返回端的EMI屏蔽层，降低了电源产生的传导EMI.

　　高频变压器的最终设计参数如下：

　　磁芯型号：EE19

　　初级电感：880uH

　　初级绕组：漆包线，Φ0.2mm，87匝

　　偏置绕组：漆包线，Φ0.25mm，10匝

　　次级绕组1：三层绝缘线，Φ0.4mm，4匝

　　次级绕组2：三层绝缘线，Φ0.4mm，5匝

　　绕组顺序（由里向外）：初级绕组，次级绕组2，次级绕组1，偏置绕组。

　　5.试验结果及分析

　　根据以上的设计参数实际制作硬件进行试验。

　　在额定负载情况下，当输入电压为220V时，实测开关电源的输出电压波形如图2所示。从图上可以看出，开关电源的输出特性良好，电压波动非常小。再测输出的纹波波形如图3所示，由图上可以看出，5V的纹波普遍在±100mV左右，12V的纹波在±100mV以下，效果理想。额定负载情况下，当输入电压为85V时，测试输出电压的波动和纹波均在允许范围内，未出现电源复位重启现象；当输入电压为265V时，测试输出电压的波动和纹波均在允许范围内，未出现电源复位重启现象；再对电源作保护功能的测试。使开关电源的输出过载或短路时，开关电源进入2.5s间隔的自动复位重启保护；输出负载正常时开关电源恢复正常工作。

　　6.结语

　　试验证明本文基于PI Expert设计的反激式开关电源具有良好的工作性能和高可靠性。该电源结构简单，具有输出过载和短路等保护功能。PI Expert是一款高效的设计工具，借助PI Expert软件可以大大缩短开关电源的开发周期。