### 单端反激式开关电源设计步骤详解 反激式开关电源因其结构简单、成本低廉及适用范围广泛等特点，在小功率电源系统中被广泛应用。本文将基于给定的文件内容，详细介绍单端反激式开关电源的设计步骤，并对每个步骤进行深入解析。 #### 一、电源输出功率 首先需确定电源的输出功率 \( P_O \)，这一步骤至关重要，因为输出功率直接影响到后续设计中的元件选择。公式如下： \[ P_O = \sum_{i} (V_{OUT_i} \times I_{OUT_i} + V_{D_i}) \] 其中，\( V_{D_i} \) 为第 i 路输出整流二极管的正向导通压降。通常情况下，可以选择肖特基二极管或超快恢复二极管。如果采用肖特基二极管，则 \( V_{D_i} \) 大约为 0.4V；如果是超快恢复二极管，则 \( V_{D_i} \) 大约为 0.6V。 #### 二、输入端电容 输入端电容 \( C_{in} \) 的选择也非常重要，它直接影响到电源的稳定性。一般来说，其最小值应满足以下条件： \[ C_{in} \geq (2 \sim 3) \times \frac{P_O}{f_L} \] 这里，\( f_L \) 是交流输入电压的频率。 #### 三、输入最小直流电压 接下来需要确定输入的最小直流电压 \( U_{dcmin} \)，该值可以通过以下公式计算得出： \[ U_{dcmin} = \sqrt{2} \times U_{acmin} - \frac{2 \times P_O \times t_C}{f_L \times C_{in} \times \eta} \] 其中，\( t_C \) 为整流桥导通时间，通常取值为 3.2ms；\( \eta \) 表示电源效率。 #### 四、输入最大直流电压 输入的最大直流电压 \( U_{dcmax} \) 直接由交流输入最大电压 \( U_{acmax} \) 确定： \[ U_{dcmax} = \sqrt{2} \times U_{acmax} \] #### 五、最大占空比 在选择PWM控制芯片时，为了确保系统的稳定性，最大占空比 \( D_{max} \) 通常不超过 0.5。 #### 六、反激电压 反激电压 \( U_{OR} \) 可以通过以下公式计算： \[ U_{OR} = U_{dcmin} + U_{ds} - D_{max} \times (U_{dcmin} + U_{ds}) \] 这里，\( U_{ds} \) 为开关管饱和导通压降，一般取值为 10V。 #### 七、开关管漏源最低耐压 开关管的漏源最低耐压 \( U_{mos-min} \) 可以通过以下经验公式估算： \[ U_{mos-min} = 1.4 \times U_{dcmax} + 1.5 \times U_{OR} \] #### 八、工作模式与电流纹波峰值比 根据实际应用需求，可以设定变换器的工作模式为电流连续模式(CCM)或电流断续模式(DCM)。不同的工作模式对应不同的电流纹波峰值比 \( K_{RP} \)： - CCM 模式：\( K_{RP} < 1 \) - DCM 模式：\( K_{RP} = 1 \) #### 九、确定开关频率 开关频率 \( f \) 的选择需要考虑所选芯片的支持能力和开关管的开关能力。通常，开关频率的选择会影响到效率和成本之间的权衡。 #### 十、选择磁芯 磁芯的选择对于整个电源的性能有着至关重要的影响。面积乘积法是一种常用的计算方法，可以根据不同的工作模式计算出面积乘积 \( A_p \)： - CCM 模式： \[ A_p \geq \frac{1.5}{1-D_{min}} \times \frac{P_O}{f \times B_{m} \times J_k \times \eta} \] - DCM 模式： \[ A_p \geq \frac{1.5}{D_{max}} \times \frac{P_O}{f \times B_{m} \times J_k \times \eta} \] 这里，\( D_{min} \) 为最小占空比；\( B_{m} \) 为最大磁通密度；\( J_k \) 为电流密度。 #### 十一、确定电流平均值 原边电流平均值 \( I_{avgp} \) 的计算公式如下： \[ I_{avgp} = \frac{P_O}{U_{dcmax} \times D_{max} \times \eta} \] #### 十二、确定原边峰值电流 原边峰值电流 \( I_{pkp} \) 的计算公式为： \[ I_{pkp} = I_{avgp} \times \left(2 + \frac{1}{K_{RP}}\right) \] #### 十三、确定开关管能承受最小电流 开关管能承受的最小电流 \( I_{mos-min} \) 计算公式为： \[ I_{mos-min} = 1.5 \times I_{pkp} \] #### 十四、确定原边有效值电流 原边有效值电流 \( I_{rmsp} \) 的计算公式如下： \[ I_{rmsp} = I_{pkp} \times \sqrt{\left(\frac{1}{3} + \frac{1}{K_{RP}^2}\right)} \] #### 十五、确定初级电感量 初级电感量 \( L_p \) 的计算公式为： \[ L_p = \frac{U_{dcmax} \times D_{max}}{f \times I_{pkp} \times K_{RP}} \] #### 十六、确定最大磁通密度 最大磁通密度 \( B_m \) 一般取值范围为 0.2T~0.3T，以避免磁芯饱和。 #### 十七、原边匝数 原边匝数 \( N_p \) 的计算公式为： \[ N_p = \frac{1000 \times L_p}{I_{pkp} \times A_e \times B_m} \] 其中，\( A_e \) 为磁芯的有效截面积。 #### 十八、副边匝数 副边匝数 \( N_{si} \) 的计算公式为： \[ N_{si} = N_p \times \frac{V_{OUT_i} + V_{D_i}}{U_{OR}} \] #### 十九、偏置绕组匝数 偏置绕组匝数 \( N_B \) 的计算公式为： \[ N_B = N_p \times \frac{V_B}{U_{OR}} \] 这里，\( V_B \) 为偏置电压。 通过以上步骤，我们可以较为完整地完成单端反激式开关电源的设计。每一步都紧密关联，需要综合考虑电源的各项指标和实际应用需求来做出最佳选择。

### 多功能低功耗精密单端转差分转换器详解 #### 一、概述 在许多现代电子系统中，为了提高信号质量和抗干扰能力，通常需要将单端信号转换成差分信号。本文旨在详细介绍一种多功能低功耗精密单端转差分转换器的设计方法及其应用场景。 #### 二、单端转差分转换器的重要性 单端信号是指相对于公共参考点（通常是地）的信号，而差分信号则是指两个信号之间的差值。差分信号的优势在于： - **抑制共模噪声**：通过使用较大的信号幅度，差分信号能够更好地抑制共模噪声。 - **提高信噪比**：相比单端信号，差分信号可以显著降低二次谐波失真，从而实现更高的信噪比。 - **适用于多种应用场景**：例如驱动现代模数转换器(ADC)、通过双绞线电缆传输信号以及调理高保真音频信号等。 #### 三、基本单端转差分转换器设计 图1展示了一种简单的单端转差分转换器设计，该设计基于AD8476精密低功耗完全差分放大器。AD8476内部集成了精密电阻，简化了电路设计。其主要特点包括： - **差分增益为1**：这意味着输出信号直接反映了输入信号的变化。 - **输出共模电压控制**：通过VOCM引脚上的电压设置输出共模电压。若未接入外部电压，则输出共模电压将由内部1MΩ电阻分压器决定。 - **噪声滤波**：电容C1用于滤除1MΩ电阻引入的噪声，进一步提高信号质量。 - **增益误差**：由于AD8476内部激光调整增益设置电阻，电路的增益误差最大值仅为0.04%。 #### 四、高性能单端转差分转换器设计 对于需要更高性能的应用场景，图2展示了更复杂的单端转差分转换器设计。该设计通过将OP1177精密运算放大器与AD8476级联，并将AD8476的正输出电压反馈至运算放大器的反相输入端来实现。这种方式的优点包括： - **提高输入阻抗**：最大输入偏置电流为2nA，有利于提高输入信号的质量。 - **减小失调电压**：最大失调(RTI)为60µV，最大失调漂移为0.7µV/°C，有助于提高整体精度。 - **反馈环路优化**：大开环增益能够减少AD8476的误差，包括噪声、失真、失调和失调偏移。 #### 五、改进型单端转差分转换器设计 为进一步提高灵活性和性能，图3展示了具有电阻可编程增益的改进型单端转差分转换器设计。这种设计的关键在于： - **增益可调**：通过外部电阻RF和RG，可以调节电路的单端转差分增益。 - **稳定性考虑**：为确保系统的稳定性，必须注意差分放大器和运算放大器的带宽匹配。具体来说，差分放大器的带宽应高于运算放大器的单位增益频率。 - **带宽限制**：如果运算放大器的单位增益频率远大于差分放大器的带宽，则可以通过在反馈路径中加入带宽限制电容CF来改善稳定性。 #### 六、实验结果分析 图4展示了图2中电路在以地为基准的10Hz、1Vp-p正弦波驱动下的输入和输出信号示波图。这些结果证实了设计的有效性和稳定性。 #### 七、结论 多功能低功耗精密单端转差分转换器是一种重要的信号处理组件，在工业控制、通信和音频等领域有着广泛的应用前景。通过合理选择器件和技术方案，可以有效提升信号处理系统的性能和可靠性。未来的研究还可以探索更多创新的技术手段，以满足不断发展的应用需求。

【单端反激AC-DC-DC电源设计】是一种常见的电力电子转换技术，适用于小功率应用，例如在10W的范围内。这种电源设计涉及从交流(AC)输入转换为直流(DC)输出，然后再次转换为另一直流电压，以满足特定设备的需求。在本课程设计中，学生需设计一个输入为220V/50Hz三相交流，输出为20V直流，纹波系数小于5%，功率为10W的电源。 设计过程中包括以下几个关键步骤： 1. **主电路设计**：主电路是电源的核心，通常包括输入环节、功率变换电路和控制驱动保护电路。输入环节需要处理浪涌电流和瞬态电压，通常采用限流电阻、热敏电阻或压敏电阻等元件。功率变换电路常采用单端反激拓扑，通过变压器实现能量的隔离和调整。 2. **控制方案设计**：控制方案主要关注如何精确调节输出电压。常见的方法是脉宽调制（PWM），分为电压控制模式和峰值电流控制模式。电压控制模式简单易调试，但瞬态响应较慢，可采用电压前馈模式增强响应速度。峰值电流控制模式则适用于电流波动较大的情况。 3. **滤波参数设计**：滤波器的选择和设计至关重要，它们用于减少输出电压的纹波，确保输出稳定。这通常涉及电容和电感的选择，需要根据电源规格和性能要求进行计算。 4. **MATLAB/Simulink仿真**：利用仿真软件建立闭环系统模型，可以预估电源的工作性能，测试不同工况下的稳定性，为实际硬件搭建提供依据。 5. **仿真结果分析**：通过仿真，分析输出电压、电流、效率等参数，验证设计方案的可行性和优化潜力。 在单端反激电源中，变压器同时扮演着升压或降压的角色，其工作状态在开关器件导通和截止之间切换。当开关器件导通时，变压器储存能量；当开关器件截止，变压器释放能量至负载，实现电压转换。保护电路则确保电源在异常条件下不会受损，如过压、欠压、过流和过温保护。 设计此类电源不仅要求理论知识，还涉及到实践技能，包括电路设计、元器件选择和仿真工具的熟练运用。通过这个课程设计，学生能够深入理解电力电子设备的工作原理，并掌握实际电源设计的基本流程。

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在电子工程领域，单端转差分转换是常见的信号处理技术，主要用于提高系统的动态范围和降低噪声干扰。本文将深入探讨标题所提及的"带可调输出共模的多功能、精密单端转差分电路提升系统动态范围"这一主题。 让我们了解几个基本概念。差分电路是一种电路设计，它利用两个信号之间的差值来传输或处理信息，这种设计能有效抑制共模噪声，即同时影响两个信号的噪声。单端转差分转换则是将单端信号转换为差分信号，以增强信号质量并降低对外部噪声的敏感性。 "可调输出共模"是指电路能够调整其输出信号的平均电平，这个特性在某些应用中非常重要，因为不同的系统可能需要不同的参考电压。共模电压是差分信号中两个信号的平均值，通过调整共模电压，我们可以优化信号的噪声性能，并适应不同的负载条件。 "多功能"和"精密"是描述该电路设计的两个关键特点。多功能意味着电路不仅可以用于基本的信号转换，还能适应多种应用场景，如数据采集、通信系统、测试设备等。精密则强调电路在实现转换时的高精度和低误差，这通常是通过采用高质量的组件、精确的增益控制和优秀的温度稳定性来实现的。 提升系统动态范围是电路设计的主要目标之一。动态范围是指系统可以识别的最小信号与最大信号之间的比率，一个更大的动态范围意味着系统能处理更宽范围的信号幅度，从而提高整体性能。在本案例中，通过使用精密的单端转差分电路并结合可调输出共模功能，可以有效地提高系统的动态范围，使得系统在高噪声环境下也能保持良好的信号质量和信噪比。 "系统"在这里指的是整个包含该电路的电子系统，可能包括放大器、滤波器、采样保持器等其他组成部分。优化这些组件与单端转差分电路的交互，能够进一步提升系统的整体性能。 "带可调输出共模的多功能、精密单端转差分电路提升系统动态范围"这一技术旨在提供一种适应性强、性能优良的信号处理解决方案。通过理解并运用这些知识点，电子工程师可以在设计高精度、低噪声的电子系统时，显著提高其性能和可靠性。提供的PDF文档很可能是详细阐述这一技术原理和应用实例的专业资料，对于相关领域的学习和研究极具价值。

很多应用都需要差分信号，以获得较高的信噪比，提高对共模噪声的抑制能力，并获得较低的二次谐波失真，例如驱动调制解调器ADC、通过双绞线电缆传输信号，以及高保真音频信号的调整等。这就要求有一种可以将单端信号转换为差分信号的电路，即单端-差分转换器。 对很多应用而言，AD8476内置的小功率全差分精密放大器就足够完成单端-差分的转换功能。但对于需要更高性能的应用，可以将一只OP1177精密运放与AD8476相级联，如图所示。这种单端-差分转换器有高的输入阻抗、（最大）2nA输入偏移电流及相对输入端的（最大）60μV偏移电压和（最大）0.7μV/℃电压偏移。 图1 : 调节R F与R G的比值，就可以设定这个单端-差分转换器。 图1中电路是一种双放大器反馈结构，其中运放决定了电路的精度以及噪声性能，而差分放大器则扮演了单端-差分转换功能。这个反馈结构抑制了AD8476的误差，包括噪声、失真、偏移、漂移，它用运放的大开环增益替代了AD8476内部的运放反馈回路。本质上，这个结构是采用运放针对输入端的开环增益，衰减了AD8476的误差。 图中的外接电阻R F和R G设定单端-差分放大器

利用单端电气量的VSC-HVDC输电线路保护新原理，宋国兵，刘甜，VSC-HVDC(voltage source converter HVDC)控制系统复杂，故障承受能力差，研究适用于VSC-HVDC系统的高性能保护十分必要。由于VSC-HVDC直流输电系统�

本文简要介绍了Unitorde公司生产的电流型脉宽调制器UC3842，介绍了该芯片在单端反激式开关电源中的应用，对电源电路进行了具体分析。利用本文所述的方法设计的小功率开关电源已经应用在国电南瑞科技股份有限公司工业控制分公司自主研发的分散控制系统GKS-9000中，运行状况良好，各项指标均符合实际工程的要求。

运算放大器差分输入单端输出放大器电路设计

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