【我是工程师第二季】输入AC220V，输出 0－1400V可调，0.36A，500W电源

在第一帖已经公示了完整的原理图，从原理图看，拓扑就是一个普通的反激电源，与一般反激电源的不同之处，也就是在付边，增加了运放，用于调压限流而已，这对于输出 0－1400V可调是必须的。另外主变压器用了2个（原边并联，付边串联），这也是因为对于反激电源来讲，500W的功率有点大，比用1个变压器容易处理。

  几年前，我发过一个帖子，“【设计大赛】高电压输入，小功率电源”，那是一个宽输入工作电压（DC200 — 1300V）的电源，而且，只用了一个1600V耐压的MOS管，仅仅看原理图，没有什么特殊的，拓扑就是一个普通的反激电源。本电源一样，拓扑就是一个普通的反激电源，但是做了一件不普通的事，0－1400V可调。进一步，要做0－2000V以上可调也没有问题。

  很多人说，反激电源是最简单的开关电源，因为拓扑简单。我说是最复杂的电源，因为反激电源能做很多其他拓扑难于实现的事，对于不同的需求，采用不同的设计思想。

本设计最关键的自然是变压器，先把变压器数据贴上

变压器2个，参数一致性要好

IC：OB2268APC

RT=110K

设：直流母线电压=300V

最高输出电压时，工作在DCM模式

计算：变压器输入功率Pin

工作频率F=6500/110=59.1K

周期T=1000/59.1=16.92US

MOS管导通时间Ton=5A*400UH/300V=6.667US

占空比D=6.667/16.92=0.39

变压器输入功率Pin=0.5*5A*300V*0.39（占空比）=292.5W

上式0.5*5A是MOSFET导通时的平均电流。

每个变压器292W，2个变压器是584W，功率够了。

计算：原边MOSFET反压

由于使用2个变压器，每个变压器2个付边绕组，共4个绕组，每个绕组最高输出电压350V。

MOS管反射电压=Vmos=350V/40匝*40匝=350V

最高直流母线电压Vmax=1.4*264V=370V

该变压器采用三明治绕法，付边匝数较多，漏感小，MOSFET的电压尖峰较小，大约几十伏。

耐压900V的MOSFET够用了。

计算：付边二极管反压

最高直流母线电压Vmax=370V

Vdiode=370V/40匝*40匝+350V+电压尖峰=720V+电压尖峰

电压尖峰小于400V

采用1200V的整流二极管

由于当输出电压降低到一定值时，电源工作进入CCM模式，建议有必要时，使用SIC二极管。

到此，关键参数计算结束。

本电源最重要的是变压器的设计思路

  由于工作频率较高，高压绕组的分布电容大，就会造成变压器和MOS管的严重发热，这是因为MOS管的每一次开关，分布电容都在瞬时快速充放电，其能量与电压的2次方成正比。因此有可能电源工作在空载时，变压器和MOS管已经明显发热了。高压绕组的分布电容可分为2种，一种是匝间电容，匝间电压较低，一般只有几伏到几十伏，这与原边绕组的情况接近，对变压器的发热影响很小。而高压绕组内层间分布电容影响就很大了，尤其是第一层起始部分与第二层的结尾部分，相互的电压差高达几百伏，甚至上千伏，变压器和MOS管发热就是这个原因。减小层间分布电容的最简单的办法是加厚绝缘，但是，会使得变压器的窗口利用率大大降低，磁芯的利用率低，变压器体积大，成本高。

  解决方法：将高压绕组平均分成若干段，各段分别整流滤波后串联。适当提高付边高压绕组每匝的电压，也就是减少总匝数，选择适当线径，每一段只绕一层，如果因为设计输出电流大，截面不够，可以同样方式再绕一层，并联，直到截面满足要求。这样，里外层之间电压差很小，充放电的能量就很小。相邻的高压绕组虽然有较高的电压差，由于有整流二极管隔离，不会有充放电发生。

  如果将高压绕组分成双数段，采用三明治绕法时，原边绕组在中间，付边绕组在两边，还可以减少原边绕组的接头。

  第6帖已经提供了变压器的绕制方法，实验结果，与普通低压输出的变压器发热没有明显差异。空载无温升。

这张照片是某公司的除尘电源直流输出的整流，使用了600只UF5408（3A1000V）组成全桥整流，每个桥臂由150只串联，输出直流电压应该是80KV。由此看来，该变压器的付边是一个整体的80KV绕组，绕制工艺会很难处理，成本代价也很高。我第9帖的设计思路正是他可以借鉴的。

你提的问题很重要，各组电压不均是肯定存在的，关键是掌握一个度。

在设计变压器时，就要考虑这个问题，工艺要严格，每个绕组必须基本正好绕满，余量不能大，更不能窗口宽度不够用。因为绕在靠近气隙的线圈电压低，必须让每个绕组相对气隙的位置基本一致。另外在变压器窗口允许的情况下，加厚绕组之间的绝缘，减小相互影响。

本设计中，输出电压最高时，付边每匝电压是=350V/40匝=8.75V/匝。如果个别绕组电压差达到8V，就有可能是匝数错了。

这种方案量产可行性不高

必须要有补救措施，量化指标

连这事都做不好？

给我做变压器的供应商说，不难。

其实，采用反激电源效率不高，而且，输出整流管子的耐压高，不是可以采用一边固定的 一边可调的，即降压电路可以从0伏开始了，不要反激电源，其实，这个电路一定谐波非常大，即匝电容非常大引起的，因为，输出电压高了的匝电容一定非常大，是这样的，电压平方/容抗，电压高了平方大 ，分母因为匝数多了比例失去，就等于三次方了，那么，这个匝电容就非常大，所以，产生环流大谐波大效率就低了，是不是，首先，必须减小匝电容，采用一些绕法，如不是通常的左右，因为，两层头尾电压高，是这样的，头绕到右不往回，而且直接拉到左边头端，不要左右来回绕，而且，每层拉一点距离，多团 一点胶带，可以减小了匝电容了，。这样，可以在很大的程度上减小了匝电容的影响了。

1、“采用反激电源效率不高”，最好讲讲原因。

2、“输出整流管子的耐压高”，错。如果用单端正激，输出DC350V，至少用1500V的整流管。

3、“输出电压高了的匝电容一定非常大”，匝电容与输出电压高低无关，你认真看看第9帖。

4、“头绕到右不往回，而且直接拉到左边头端，不要左右来回绕，而且，每层拉一点距离，多团 一点胶带，可以减小了匝电容了，。这样，可以在很大的程度上减小了匝电容的影响了。"，你不过就是凭想象，你知道要包多厚的绝缘吗?

5、“这个电路一定谐波非常大”，直流输出，何来谐波。

1，反激效率低，是因为单端占空比小，变压器利用率不到一半，所以变压器也比较大，效率低其实反激电源非常非常的多，大功率桥式的电源没有反激的多，看看对比一下都可以做到了，桥式什么达到95%的效率，请问，反激有可能那么高效率吗，难了，LLC电力电源250伏就有这个效率以上了。

    2 ，输出开关管必须选择比较高的耐压值了，中抽的两个二极管耐压不需要非常高。3，,输出电压越高的匝电容越大，太自然了，因为，绕数多吗，越多匝电容是不是越多，这个是非常基础的知识呀，这个确实可以就不用争论了。绝对的。就几十伏输出与几百伏，匝电容几百伏的电流谐波大就是由于匝电容造成的。所以，我不敢双线并绕了，就是匝电容非大了。4，所谓谐波非常大，谐波就是匝电容造成的，电容与电感发生谐振了，反正，匝电容大的谐波确实都比较大的，谐波大的损耗就大效率就低了一些了。随便看一下示波器就知道了，。。匝电容小了谐波会小一些的，匝电容大的谐波就比较大的，故绕数越多匝电容就越大了，5，上面分成四个绕组一个变压器两组，这样就确实可以减小匝电容了，还是有道理的，分的越多匝电容就越小但越复杂越麻烦，。

    其实，你也看到了除尘电源设备了这个我闹心过，破财了，所以，还是这个普通电源了，我看到整流管子就是上面图上的，这样可以高电压距离大，低电压距离小了，就是这样的，我当然看过了。

你先用LLC做一个“0 --- 1400V可调电源”再发言，说话不要凭自己的想象。

做不了就不要乱说，以免误导新手。

“LLC的许多人还搞不懂了”，其中肯定有你。

LLC根本不适合做如此宽范围的调压，即便用LLC的拓扑做出了宽范围的调压，不仅会加大成本（与固定输出比），MOS管也经常工作在非谐震状态。在某些状态下，比反激的效率低很多，失去了LLC优势。

你的做法用8X1000V=8000V二极管，反激只用4800V二极管。

其实，是这样的，，LLC的确实范围比较窄，不适合宽电压，这里1-1400伏并不是直接转换，而是一定通过一个降压电路实现的，什么意思的你呢，就是这里不调电压，工作在谐振频率上，用降压电路就是说降压电路可以到0伏输出也0了这么个意思了，即两级吧的电路结构了，这样做法也非常流行的，许多许多都是两级方式，适合宽电压调整的范围了。

    是的，反激的范围非常宽了，占空比从0-0,9了，如功率因数校正，就是即几伏低电压0,9脉宽，达到峰值占空比非常小了，这个范围就非常宽了，桥式的一概不允许太宽电压，我看到测试电压494,3525做的效果就非常差了，必须采用降压电路这个可以调，而工作谐振频率的完全不调，这样想结合的效果还是非常好的了。

继续解说

做宽范围调压的电源，核心技术是什么？或者说难点在哪里？

做宽范围调压的电源，最容易出现的问题是当输出电压较低时，系统工作不稳定，出现间歇工作状态，必须加一定的假负载才能稳定工作，但是，加了负载，到高压输出时的功耗又无法容忍。这是做宽范围调压电源的最难解决的问题。不管是反激，还是正激、桥式，都存在这个问题。

本电源为什么没有这样的问题，关键是挑选IC，本电源用的IC是OB2268APC，OB2268APC有一个特性，当负载很轻时，会自动降频，没有假负载也能稳定工作。这类IC，一般占空比都大于50%，只能做反激。

还有一点需要注意的，付边的匝数要设计得少一些，也就是每匝的电压要高一些，就不容易发生间歇工作的问题。

这就是设计该电源的核心思想。

以上两点非常赞同，即轻载，空载的频率降低，我采用3525的494的也可以，最大占空比0,9，我采用这样反激也好，还是降压也好，采用3倍频率，即最低是三分之一了，不知道你采用的频率变化范围是多少倍，固定频率的的确不是那么好，通常选择3842的，问题是小功率还可以，大功率的就不大稳定了，还是3525的稳定的多了，那么，没有电流环那么办，其实，我的帖子【开关电源技术革命的前景与展望】就提到了这个非常有效的问题，在那里，我主张就是你这里说的次级的匝数减小一些，这样的占空比提高了，可以提高效率了，就这个两点了。我的帖子通常就是占空比大于0,5了，因为，占空比小了的效率比较低，占空比大的效率就比较高了，当然，这样会要求开关管的耐压适当的选择高一点，如通常选择600伏这里通常选择800伏了.你 先回答我，你的最低频率是几分之一。

    我的思路是，完全谐振频率的效率最高，那么，调电压就降压电路，这样的范围就非常宽了，就不是一个问题了。

1、你还是没有明白问题的关键。问题的关键不在于是不是降频，在于选择的控制IC能不能在完全无负载的情况下稳定工作。降低频率最多使假负载的功率可以小一些，而不能没有。还是难于做到宽范围调压。

2、你的BUCK+LLC方案，完成宽范围调压是BUCK，与LLC毫无关系。

3、在“【开关电源技术革命的前景与展望】”中，你说“谐振”就能让开关电源技术“革命”啦？真是“只见树木，不见森林”。谐振电源在整个开关电源领域，只占有很小的范围。LLC谐振电源做不了大功率（或者必须降频），DC400V供电，功率上限10KW左右；小功率（如手机充电）用LLC没有必要。宽电压输入，固定电压输出做不了；固定电压输入，宽电压输出也做不了，频率太高也做不了。谐振电源还有它特有的缺陷，要谐振，就一定有无功电流，谐振电源是以增加导通损耗为代价来降低开关损耗的，当导通损耗达到一定程度，将适得其反。各种不同的拓扑，都有一定的位置，不可以偏废。开关电源技术革命不是靠个别拓扑的改进发生的。

4、“开关电源技术革命”靠什么？先不要展望，先看看历史。首先，最早的开关电源是电子管做的，由于成本太高，可以说极其罕见。当半导体晶体管发明后，电源领域开始进入20KHz时代，真正开始了电源的革命。其后，新一代的器件（MOSFET和IGBT）的广泛应用，引起了开关电源真正的技术革命,这次革命主要是依赖于新器件的开关速度大幅提高为特征。下一次的革命也必将是器件的革命带动电源的革命，不用展望，已经开始，在高压（800V以上）领域，SIC将全面取代MOSFET，取代IGBT的时间可能滞后一些；在中低压（700V以下）领域，氮化镓将取代MOSFET。

5、在高压领域，如SIC的MOS管C2M080120D（1200V、32A、80毫欧）,与IXFK32N100P（1000V、32A、320毫欧）比较。SIC的MOS管的导通损耗仅1/4，开关损耗仅1/5。C2M080120D仅比IXFK32N100P价格高50%。氮化镓同样性能优异。新器件的价格也在不断下降。

6、本人用1只C2M080120D做了一个电源，单端正激，输入DC400V，输出1500W，频率110K。C2M080120D只需要散热器，不需要风扇。

7、结论，使用SIC、氮化镓器件，可以大幅度提高频率，在某些应用领域，谐振电源将被淘汰。

做这个电源，还要注意几个问题

1、本电源的辅助电源有2路输出，1路给原边IC（2268）供电，另一路给付边调压限流控制供电。如果原边供电正常，付边无供电，电源工作在完全失控状态，必然损毁。为防此事发生，增加了U3、Q3、R13等元件作保护。付边无供电时，电源停工。

2、电位器RP1是输出电压调节电位器，X5端子是接外部调压的电位器，这2个电位器只需要接一个。

3、本电源的两个变压器原边是并联的，所以要求原边电感量一致性要好，电感量不一样，电流就不一样，严重时会引起电流大的变压器饱和。

4、变压器原边并联，不宜串联，串联有可能电源工作不稳定。

元件面PCB

看来，你也是井底之蛙了，不是什么LLC最大功率上限10千瓦，即一万瓦，要知道除尘电源采用就是LLC的技术，已经做到超过10万瓦了，即8万伏1,4安有产品了，其实，10万瓦以上适合LLC技术的，之前移相都不可靠，因为，这个不怕短路的。

    其二，就算新器件出现而且也不断降价，不错，是可以提高变换效率的，但是没有用的，因为，器件人人平等，谁都可以采用，我们不是做节能产品，也不是节省电能，这个不是我们关注的，人人平等什么也不是了，落差就是如何利用价值了，器件没有落差，技术有落差，竞争优势就是你没有我有，器件大家有了什么也不是了，还是必须依靠技术的代沟与落差的利用价值了。

    其三，什么碳化硅氮化镓一概垃圾没有用的，如果不是技术的差距，一文不值了，我们需要的是技术先进先 人一步了，捷足先登了，用什么新器件真的成了狗屁不通了，这个平等，我们需要的是不平等的竞争就是技术的桥梁了，脱离了这个也现实，如最重要的是性价比，新的器件一概是比较昂贵的，就没有竞争力了，竞争力技术技术的落差鸿沟了，是不是这样的。

    其四，提高频率只有效率提高，否则，频率根本提不上去的，损耗效率频率就可以提高了，老早就有软开关可以提高效率就提高了频率了，设备小了，成本低了，否则，损耗大与开关频率存在正比的关系，效率低频率必须滴，损耗小效率高的频率就可以大大提高了，成本低了，这个才是逻辑关系了。

    其五，当然主要还是LLC还是相当多人搞不懂，或者一知半解，比较高深难懂了，所以，还是老技术为主流了，就是一些人模仿的LLC就原理一窍不通了，盲目的歪打正着的方式，所以，还是没有搞懂了，就是这个技术理解难度比较大，一句话，搞不懂了，就是懂一点的也一知半解了，大概就是这样的。