（南京师范大学南瑞电气与自动化学院 江苏省南京市 210000）
摘要：NCP1247是一款新型具有动态自供电功能的固定频率电流模式PWM控制器。文章设计了一款基于NCP1247的单端反激电源，论述了单端反激式开关电源基本控制原理，介绍并分析NCP1247芯片的特点以及各个端口的作用，给出了设计该反激电源的硬件设计及器件参数。通过实践结果证明此方法设计的单端反激电源稳定性优良，符合设计要求。
关键词：NCP1247；高频变压器；反激式开关电源
0.引言
开关电源由于电路简单、成本低、方便实用，在现代设备中运用广泛[1]。开关电源一般是由驱动控制电路和功率主电路两个部分组成，通过驱动控制电路来调节开关电源的占空比，使电压能够稳定不随负载的改变而变化，从而达到使用条件[2]。其中，反激式开关电源的最大特点是：当输入电压和负载电流发生了较大的变化时，该电路拥有较快的动态响应速度，且补偿电路简单，能够自动限制负载的电流[3]。
1. 单端反激式开关电源控制原理
单端反激电路中的高频变压器T在电路中起着储能-放电的作用，当PWM信号驱动开关管Q导通时，根据互感效应，高频变压器的二次侧呈现出上负下正的状态，电能储存在高频变压器的一次侧，使得二极管D1反向截至；当开关管Q关断时，二次侧极性反转且变压器的一次侧向二次侧输送电能，二极管D1正向导通，并向电容C充电、向负载R供电[5-6]。
2.NCP1247的性能特点
本文采用的芯片是NCP1247，该芯片是一款比较新型的固定频率电流模式控制器，它可以动态的自供电。同时也有基于定时器的过载保护带有锁存（选项A / C ）或自动恢复（选项B / D ）操作。NCP1247的工作模式与其他芯片不同，采用的是电流模式操作，且工作在65KHZ~100KHZ ，该芯片在现实生活中主要用于AC- DC适配器为笔记本电脑、液晶显示器和离线电池充电器等。
3. 基于NCP1247的单端反激电源的设计
本文基于芯片NCP1247，采用单端反激式开关电源，设计制造出了一款单路输出的单端反激电源，其参数如下：
输入电压：AC95-265V；
输出电压：15V；
额定电流：2A；
工作频率：65HZ；
输出波纹电压：<50mV。
3.1高频变压器设计
高频变压器在开关电源中起着重要的作用，它的设计是整个开关电源设计的关键。
3.1.1 磁芯材料的选择
由于该开关电源的输出功率为30W，属于20-80W的小功率开关电源，基于市面上的情况可选用 Magnetics 公司“F”磁芯材料（3C8 铁氧体软磁材料），型号为 F-43515-EC 磁芯；PC-B3515-L1 骨架，该款磁芯材料具有便宜、稳定、耐用等优点，在实际中经常应用[8]。
3.1.2 计算初级线圈的电感量
高频变压器的峰值电流：IPK=0.97A；过载电流：IS=1.26A； 变压器的初级线圈的电感量：L1=1.4H；初级线圈储存的电能：W=1.1J。
3.1.3确定变压器的初级线圈匝
由于初级线圈的安匝数与所储存的电能存在如下关系式：
3.2反馈电路设计
为了使整个电路输出的电压稳定，必须在整个电路中增加电压反馈控制电路，从而形成电压闭环控制。由于输入端和输出端不共地，不能将输出端直接连接到NCP1247芯片的2端口上。
TL431内部具有一个2.5V的电压参考源和一个放大器，可以输出2.5～3.6V电压，考虑到与光耦隔离器特性的匹配，选定10mA的电流流入TL431的输出引脚，故可以求得1.25kΩ，实取1.5kΩ。TL431 的特性曲线表明在偏置电流为 2.5m A 时外特性良好，故1kΩ。检测电阻5kΩ。
4. 实验结果
根据以上设计的原理和参数，制作出一个30W的反激电源。常温下，在实验室借助直流可调电源、电子负载、数字万用表等设备对该电源进行实际测试。在宽电压输入范围85-265VAC测试电源满载的条件下，输入电压与输出电压的关系，输出电压一直稳定在15V左右，系统可以实现自动反馈，NCP1247通过反馈信号来调节脉冲占空比，使输出电压保持在一定值，说明通过该方案设计的电源满足条件，是一种性能良好的开关电源。
5. 结论
相对于传统的开关电源，基于NCP1247的反激电源有着明显的优势：芯片内部有启动电流源，可以动态的自供电，无须增加多余的外围电路。基于上述NCP1247的优点，使得基于该芯片设计出来的单端反激电源具有体积小、效率高、精度高、输出稳定等一系列优点，因此，该设计在中小功率场合中有着广泛的运用。
参考文献：
[1] 朱俊星, 华 伟 .用 NCP1200 代换脉宽调制控制器UC3842 的应用电路[J]. 国外电子元器件, 2013(9): 26～28.
[2] 史星海 , 徐茂生 . 基于 NCP1200 单端反激式多路输出开关电源设计[J]. 电子科技, 2016: 16～19.
[3] 沙占友.新型单片开关电源.北京:电子工业出版社,2004.
[4] 李金伴，李捷辉, 李捷明. 开关电源技术[M]. 化学工业出版社. 2007，03.
[5] 孙健，陈跃宁，徐征，尹飞飞. 基于单端反激式LED驱动电源的设计[J]. 电源技术. 2016，196(3)：30-38.
[6] 李竫，沈伟吉，高炜玲．多路输出型单端反激式开关电源设计[J]．上海工程技术大学学报，2011,25(02):158-162.
论文作者:黄志芳,薛景,姚阳
论文发表刊物:《电力设备》2017年第21期
论文发表时间:2017/11/16
标签：开关电源论文; 电压论文; 电源论文; 电流论文; 初级线圈论文; 电路论文; 芯片论文; 《电力设备》2017年第21期论文;