3 关键电路参数设计

　　1）储能式变压器

　　电流临界连续时原边电感

       　　 （1）

　　式（1）中，Uimin为变压器原边输入的最小直流电压，Ts为开关周期，Po为输出功率，η为变换效率。储能式变压器磁芯气隙为

       　　 （2）

　　式（2）中，B为铁芯工作磁感应强度，Sc为铁芯截面积，K为最小输出功率与额定输出功率之比。原边绕组匝数为

       　　 （3）

　　原、副边绕组匝数比为

       　　 （4）

　　式（4）中，UD为输出整流二极管压降、Uo2为副边绕组N2输出电压。同理可求得其它匝比。

　　2）RCD箝位电路

　　功率管截止时，漏感能量等于箝位电容C吸收的能量，则

       　　 （5）

　　式（5）中，Llk为变压器漏感、I1P为原边电感电流峰值、UDS为最大漏源电压、Ureset为电容C初始电压、Ui为输入直流电压。箝位电容C上的电压只是在功率管关断的一瞬间冲上去，然后应一直处于放电状态。在功率管开通之前，箝位电容C上的电压不应放到低于（N1/N2）Uo，否则二极管D导通，RCD箝位电路将成为该变换器的死负载。箝位电阻R要满足

       　　 （6）

　　箝位二极管D的电压应力为Ui+（N1/N2）Uo，峰值电流为原边电感峰值电流I1P。

　　3）功率开关

　　功率开关S的电压应力和电流应力分别为

       　　 （7.a）

       　　 （7.b）

　　式（7.b）中，I1av为原边电感电流平均值，ΔI为原边电感电流脉动值。 

   4）整流二极管

　　整流二极管D6的电压应力和电流应力分别为

       　　 （8.a）

       　　 （8.b）

　　同理计算其它整流二极管承受的电压和电流应力。D2的作用是阻止启动时输入电压对死负载R4供电，使得C2上的电压迅速上升，从而使UC3843快速启动。

　　5）死负载R4的选取

　　死负载R4消耗的功率按额定功率的5%来设计，其大小为

       　　 （9）

　　6）输出滤波电容

       　　 （10）

　　式（10）中，K%=Uopp/Uo，Uopp为输出电压纹波峰峰值，R为负载电阻。

　　4 机内辅助开关电源试验

　　机内辅助开关电源设计实例：额定输出功率15W，输入电压220V±10%50HzAC或270VDC±10%,三路输出分别为+15VDC （0.8A）、-15VDC（0. 15A）、+5VDC（0.2A），开关频率为40kHz，储能式变压器磁芯选用铁氧体R2KBD GU30、绕组匝数N1/N2/N3/N4/N5=391/8/17/17/17，磁芯气隙0.31mm，最大占空比0.6，临界连续时输出功率为1/6 额定功率，箝位电阻取为68kΩ，箝位电容取为2.2nF高频瓷电容，箝位二极管取为肖特基二极管MUR180（1A /800V），整流二极管D3、D6、D8选用肖特基二极管IN5819（1A/40V），D7选用肖特基二极管IN5822（3A/40V）。

　　机内辅助开关电源试验波形，如图4所示。图4（a）是功率开关栅源电压,占空比为0.6；图4（b）是功率开关漏源电压,其关断电压尖峰得到有效抑制；图4 （c）是箝位电容C9电压波形；图4（d）是原边绕组N1电压波形,电压尖峰小；图4（e）是电流检测电阻R10上电压波形；图4（f）是采用斜坡补偿后 UC3843的3脚采样信号电压波形，斜坡补偿后采样信号电压上升率高于电流检测电阻R10上电压上升率，提高了电路的抗干扰能力。由于该电源额定输出功率为15W，其变换效率达75%是相当高的。试验结果证实了理论分析的正确性。

　　
       5 结论

　　1）RCD箝位电路能有效地抑制变压器漏感引起的功率开关关断电压尖峰，在小功率变换场合具有明显的优点；

　　2）给出关键电路参数设计公式，试验结果与理论分析一致；

　　3）该机内辅助电源具有功率密度高、变换效率高、过载与短路能力强、可靠性高等优良的综合性能，在AC/AC、DC/AC、AC/DC、DC/DC等四类电力电子变换器中具有重要应用价值。