一种基于PWM的推挽式开关电源的研究

推挽变换器的高频变压器结构如原理图1所示，原边和副边的绕组都分别有一个中心抽头。由于输入电压最小值为AC176V，所以整流后最小输入电压为DC249V。因此，计算磁芯参数时取变压器输入电压幅值U_p1＝249V，直流输出电压5V，二极管压降取0.6V，所以次级绕组电压幅值U_p2取5.6V，最大工作比a＝0.45。次级绕组峰值电流I_p1=1A，次级绕组电流有效值=0.69（A），初级绕组峰值电流I_p1＝U_p2/U_p1•I_p2=22.4（mA），初级电流有效值=15(mA)。因此，变压器的输出功率=3.7（W），变压器计算功率=10.5（W），（变压器效率n取为1，这个效率不包括整流二极管在内）。取工作磁感应强度B_m＝170mT，电流密度j取4.8A/，铜在磁心窗口中的占空系数K_m初选时取0.2-0.3，实际计算取K_m＝0.25，则计算面积乘积为

取EE16磁心，它的中心截面积(A_e)19.2 mm2，磁心的窗口面积(A_w)为39.85 mm2，因此EE16的功率容量为，而计算面积乘积A_p=0.029㎝4，它明显小于上面的功率容量的乘积0.0765，可见采用EE16磁心时，功率容量已足大。

绕组匝数计算如下。先确定最低电压绕组的匝数＝ 取N2=8，初级绕组匝数，取偶数N₁=344，其中开关管最大导通时间T_on＝9us，控制器输出频率f=45kHz。按照原边344匝，副边8匝绕制变压器。在变压器的绕制过程中，为了减少变压器的漏感，要将原边绕组和副边绕组紧密耦合。

2.3交流输入部分^[4]

系统交流输入部分由EMI滤波器，浪涌电压抑制器，整流桥，输入滤波电容组成。其中交流输入经EMI滤波及浪涌电压抑制器限制后一路经降压整流产生直流用来给SG3525供电。

2.4控制电路及驱动电路部分

采用SG3525集成PWM控制器作为控制芯片，它的外围电路简单。电路中的锯齿波形成电路由R_T、C_r和内部电路组成，本设计取C_r=4700pF , R_T=3.3kΩ,R_D=100Ω。经计算振荡器输出频率是90kHz，PWM输出频率定为45kHz。软启动电容接入端（引脚8）接一个1uf的软启动电容。只有软启动电容充电至电压使引脚8处于高电平时，SG3525才开始工作。它的输出与5脚锯齿波和软启动电容一起可控制PWM控制器以产生方波。它的输出级11脚、14脚输出两路互补的PWM波，采用图腾柱式结构，灌电流拉电流能力超过200mA，可以直接驱动MOSFET管，只需加一门级电阻即可。本设计选用的是IR公司生产的IRF630。其具体设计电路如原理图1所示。

2.5反馈补偿电路设计

为了确保输出的稳定，在+5V上引入反馈，采用2.5V～36 V可调式精密并联稳压器TL431作为稳压器件。TL431是德州仪器公司生产的一款有良好热稳定性的三端可调分流基准源。它的输出电压可用两个电阻任意设置V_ref(2.5V~36V)。该器件的典型动态阻抗为0.2Ω。用它来构成外部误差放大器，再与光耦组成隔离式反馈电路。为了将连续变化的输出迅速反馈，需采用线性光耦，如PC817。当输入端加电信号时，发光器发出光线，照射在受光器上，受光器接受光线后导通，产生光电流从输出端输出，从而实现了“光－电－光”的转换。PC817不仅可以起到反馈作用，还可以起到隔离作用，当PC817二极管正向电流在3mA左右变化时，三极管的集射电流在 左右变化，而集射极电压在很宽的范围内线性变化，因而比较符合SG3525的控制要求。