基于FSDM0565R的反激式开关电源设计

整流滤波电路采用CD11-400V-100μf±20%两个电容串联的方法。

2.2 输出电路设计

根据负载对输出电压纹波的要求，采用不同的输出电路设计。如图1 中的5V1+、12V+、13.8V+和5V2+.因为变压器为高频变压器，反射电流会很大， 此时必需在输出整流二极管处并联阻容串联电路，这样即减少了输出电压的纹波，也延长了二极管的寿命。二极管采用恢复时间较短的如肖特基二极管，最大反向恢复时间为50ns.输出滤波电感选择时，根据反激式开关电源输出滤波电感计算公式选择，考滤磁饱和问题，最好选用铁氧体的磁棒。LM2596-5.0 为DC-DC 变换器，以提供5V2+的电压。

2.3 反馈电路设计

本设计的典型反馈电路如图2 所示：

图2 反馈电路。

本设计采用两个光耦给成：E1 为过电压保护电路，E2 组成电压反馈电路，R14、R15 组成采样电阻。关于各电阻器阻值的确定如下。本电路反馈来自13.8V+,R14 采样电压来自13.8V 电感后侧， 而R12 上端接在电感器前面。R14 的确定：要确定R14 首先要确定R15.R15 的值不是任意取的， 要考虑两个因素：(1)TL431 参考输入端的电流，一般此电流为2uA 左右，为了避免此端电流影响分压比和避免噪音的影响，一般取流过电阻R15 的电流为参考段的100 倍以上，所以此电阻要小于2.5V/200uA=12.5K.(2)待机功耗的要求，如有此要求，在满足小于12.5K 的情况下尽量取大值。在这取R15 为可调的5K 变阻器，再根据分压定律算出R14 取18K.

TL431 要求有1mA 的工作电流， 也就是在R11 的电流接近于零时，也要保证TL431 有1mA 的电流，所以R12=1.2V/1mA=1.2K 即可。

除此以外也是功耗方面的考虑。R11 的取值要保证FSDM 控制端取得所需要的电流，用H11817A 时，其CTR=2-4,取低限2,要求流过光二极管能承受最大电流=6/2=3mA, 所以R11=(14.4-2.5-1.2)/3=3.56K,光二极管能承受的最大电流在50mA 左右，TL431 为100mA, 所以我们取流过R11 的最大电流为50mA,R11>(14.4-2.5-1.2)/50=214 欧姆。

同时满足以上两个条件，在这里我们取1K.

R13、C26 形成一个在原点的极点，用于提升低频增益，来压制低频(100Hz)纹波和提高输出调整率，即静态误差， R13、C26 形成一个零点，来提升相位，要放在带宽频率的前面来增加相位裕度，具体位置要看其余功率部分在设计带宽处的相位是多少， R13、C26 的频率越低，其提升的相位越高，当然最大只有90 度，但其频率很低时低频增益也会减低，一般放在带宽的1/5 初，约提升相位78 度。

2.4 高频变压器设计

高频变压器作为开关电源的心脏，它的设计尤为重要，它将占用整个设计的大部分时间，设计过程请参阅文献1 中反激式开关电源磁性元件的设计。由于篇幅的限制，在这只提供本设计的变压器，参数如下：

(1)磁芯骨架：立式EC2828,12 脚(脚距5mm,排距25mm)。

(2)磁芯材料：EC2828, 盱胎欧歌，AL=2710nH/N2(± 25%)。

(3)变压器初级电感量(变压器1 脚和2 脚之间)：LNp=0.5~1.0mH.

(4)绝缘要求： Np、Nf 对Ns1 和Ns2 耐压3kVAC 60S 、1mA 漏电流。

(5)绕制顺序及规格为：首先绕原编二分之一(φ0.3*2)、5V2(φ1)、12V(φ0.3)、5V1(φ0.3)、原编另外二分之一(φ0.3*2)、反馈绕组(φ0.3)。G隙宽：中心磁柱间距：0.373452mm.

注意事项：每个绕组均匀绕在骨架中间，每绕完一个绕组包2mm厚的绝缘胶带。

3.样板试验测量结果

3.1 各电压纹波测量结果

开关电源纹波的测量基本要求为： 使用示波器AC 耦合，20MHZ带宽限制， 拔掉控头的地线， 以测到准确的波形， 在本电源板中，对5V2+的要求比较严格，要严格控制它的纹波，以下测得当加2.5 欧姆电阻(80%负载)时测得纹波为空载的两倍，如下图3 所示。

图3 5V2+80%负载时波形图。

3.2 电磁兼容实验

当检测纹波通过时考虑到现场环境问题，还得分别做电磁兼容实验和环境实验，电磁兼容实验包括：浪涌、快速脉冲群和静电抗扰。在本次测试中开关电源主板装入某一终端进行测试。差模打±2000V,共模打±4000V.具体方法参照国家电磁兼容性相关标准。

4.结论

反激式开关电源比起线性电源和其他类型的开关电源，具有纹波大的特点。但通过辅助电路可以减少它的输出纹波。以FSDM0565R 为核心设计的多输入多输出反激式开关电源，不但有体积小、效率高、性能稳定的特点， 而且在电磁兼容和高温测试中都表现出了很好的性能，取得了很好的性能，但本次设计和测试到投入生产经过了两个月的时间，所以本人也在做一个开关电源的仿真，通过仿真和模块化可以大大减少研发周期和成本。