PWM方式反激式转换器设计方法

反激式转换器(Flyback Converter)，广泛应用于交流直流(AC/DC)和直流直流(DC/DC)转换，并在输入级和输出级之间提供绝缘隔离，是开关电源的一种。应用范围包括低功率的开关电源，显像管的高压电源，以及绝缘栅驱动器，具有结构简单，应用广泛的优点。反激式转换器的结构参考其结构图。其核心部件包括开关，变压器，二极管和电容。开关由脉冲宽度调制(PWM)控制，通过闭合与导通在变压器两端产生高频方波信号。变压器将产生的方波信号以磁场感应的方式传递到次级线圈。通过二极管和电容的滤波整流作用，在输出端得到稳定的直流输出 。

反激式转换器的工作分为两个阶段，开关闭合和开关断开阶段。在开关闭合阶段，变压器的初级线圈(Primary Coil)直接连接在输入电压上。初级线圈中的电流和变压器磁芯中的磁场增加，在磁芯中储存能量。在次级线圈(Secondary Coil)中产生的电压是反向的，使得二极管处于反偏状态而不能导通。此时，由电容向负载提供电压和电流。在开关断开阶段，初级线圈中的电流为0。同时磁芯中的磁场开始下降，在次级线圈上感应出正向电压。此时二极管处于正偏状态，导通的电流流入电容和负载。磁芯中存储的能量转移至电容和负载中。

电源规格确定后，将进入设计的第2个步骤“控制用电源IC的选择”。

为什么是“IC的选择”呢?近年来电源电路的设计上一般会利用电源用IC(电源厂商可能不同)，除了拥有非常优秀的控制性能外，还会搭载各种保护功能，因此设计简略不复杂，对安装面积等反而有利。

在这里，以设计PWM方式的反激型AC/DC转换器为例，具体设定电源规格，以及决定支持该规格的电源IC。

电源的规格是“设计开始的最低限度规格”的项目的基础山个，设定一般的条件。此外，也写下根据该条件选择IC时有哪些注意事项。

电源规格范例IC选择的要点

・输入电压：85～264VAC⇒广泛输入支持的电源方式

・输出：12VDC±5% / 3A36W⇒外置输出功率晶体管

・输出纹波电压：200mVp-p⇒电流模式型

・绝缘耐压：一次侧-二次侧间 3kVAC⇒由光耦合器反馈控制

・工作温度范围：0～50℃⇒工作保证温度范围：-40～85℃

・效率：80%以上⇒开关方式

・无负载时输入功率：0.1W以下⇒内置启动电路、低功耗型

・输入电压：85～264VAC

预设输入规格能支持全球各国要求。IC则挑具有大范围的耐压能力且性能佳的产品。

・输出：12VDC±5% / 3A36W

输出电压为工业设备一般使用的总线电压12V，精度通常为±5%。输出电流为3A，虽然可以选择内置开关用晶体管型IC，但为了理解基本构造，推荐外置开关用的功率MOSFET。

・输出纹波：200mVp-p

输出纹波为标准等级。着重在能降低纹波的电流模式所使用的控制IC。

・绝缘耐压：一次侧-二次侧间 3kVAC

除了变压器外，为了反馈控制以稳定输出电压，必须装设将二次侧电压(输出电压)返回一次侧的线路，而该线路也必须能够绝缘。反馈电路会使用光耦合器来绝缘。

・工作温度范围：0～50℃

工作温度范围为设备一般规格即可。为了达到该标准，应选择温度范围更大的IC和部件。

・效率：80%以上

这也算是一般常见的效率。有的DC/DC转换器会要求效率超过90%，但AC/DC转换器虽然还有改善的空间，不过效率依然达到80%，并未因此而偏低。为了达到该效率，必须采用开关方式的AC/DC转换电路。

・无负载时输入功率：0.1W以下

为了达到其目标值，必须采用能保持低功耗的控制IC才行。

而在寻找可以实现电源规格目标的IC时，也要先了解AC/DC转换的方式和特征、市场流通的控制用IC种类和功能。乍看之下非常复杂，不过只要决定好变压器方式，之后就简单许多了。此次采用PWM方式的反激式转换器，因此在寻找IC时，会先锁定能组成反激式转换器的IC。其次，依照采用PWM方式、符合输入范围和输出规格的顺序来寻找IC。可以前往IC厂商的web网站上限定条件进行搜寻，记得多加利用。

以下为能够实现该电源规格的电源IC。

BM1P061FJ：AC/DC用 PWM 控制器IC

特点

PWM频率65kHz

电流模式方式

轻负载时突发脉冲工作、降频功能

内置650V启动电路

VCC引脚低电压保护、过电压保护

CS引脚开路保护

CS引脚Leading-Edge-Blanking功能

每周期过电流限制功能

过电流限制AC校正功能

软启动功能

2次侧过电流保护电路

还有跳频功能

使用BM1P061FJ的绝缘型反激式转换器电路

BM1P061FJ是AC/DC转换器用的PWM控制器IC，能构筑绝缘型的反激式转换器。IC特点如上所述，但此次设计范例的规格中使用该款IC，主要是因为其属于采用内置650V耐压启动电路的电流模式，能充分支持整流264VAC的DC电压的PWM方式开关电源用IC，搭载启动电路和轻负载时开关降频功能、节能且高效率还有BM1PXXX系列产品阵容丰富，在设计途中变更规格也容易等诸多优点。

此外，也列出构筑反激式转换器时的基本电路。如图片所示，IC集成化高，因此外置部件非常少。关于IC的详细数据可以参照技术规格。

那么，设定好决定好能实现电源规格的IC后，推荐再稍微重温一下AC/DC转换，之后再开始进行设计。