前级Boost PFC 设计
前级指标：
输入电压有效值V AC=90～265V 输出电压平均值V o=385V 输出满载功率Po=100W 效率η≥90%
前级采用CRM Boost PFC 电路，使用L6512A 控制芯片。
Boost PFC 电感设计为临界连续变频电感设计。
最大输入电流i pk_max 在满载最低输入电压的峰值点取得。
由输入输出的瞬时功率不平衡关系可得：
_min _max
2/2
pk pk o v i P η⋅=
（1-1）
其中，v pk_min 为最低输入电压的峰值。
带入数据，可得i pk_max =3.5A 。
此时占空比D=1-v in /V o =0.67。
在输入电压峰值处开关频率可取f s =50kHz 。
由此时的伏秒积关系，有
_max in pk in on s
v D
L i v T f ⋅==
（1-2）
带入数据，得电感L=481uH 。
磁芯采用天通铁氧体型号为RM8，其AL=3300nH/N 2。
绕线采用0.1×25的利兹线。
绕线50匝，开气隙后测得电感感值L=412uH ，加入3.0A 直流偏置，电感感值下降为304uH 。
PFC 级测试波形
1.不同输入电压下的电流波形（Po=84.91W ）
(a) Vin=90V (b) Vin=110V
(c) Vin=220V (d) Vin=264V 图1 前级PFC不同输入电压下的电流波形
2.不同负载条件下的输入电流波形（输入电压Vin=220V）
(a) Po=42.37W (b) Po=84.91W
(c) Po=129.14W
图2前级PFC不同负载下的电流波形
3.前级的输入电流总谐波失真THD及功率因数PF
4.前级的Vds谷底检测波形
图3 Mos管的谷底检测
5.前级的母线电压Vbus的二次纹波脉动与输入电流的相位关系
图4 前级的母线电压脉动与输入电流
后级反激设计
本电路中反激变换器工作于QR 或DCM 模式，可以按照DCM 反激变换器的设计方法来完成后级主电路的设计。
设计指标： 输出电压V o=19V 满载功率Po=90W
输入电压300V~400V ，额定输入电压380V 对于断续反激，输出电流平均值：
212
o R i I T T ∆=
⋅ （2-1）
其中，i 2为变压器副边电流，T 为开关周期，T R （T R <T off ）为副边电流流通时间。
对于副边电流，由伏秒积公式有：
2
2
o R
i U L T ∆= （2-2）
从而可得，副边电流流通时间：
R T =
（2-3）
由变压器的安匝平衡可知
1122N i N i ∆=∆
（2-4）
222
1212
//L L N N n ==
联立上式可得：
2221211
22o o o
i n L i L I T U TU ∆∆=⋅=
（2-5）
对于原边电流，由伏秒积公式可得
111
i i on U U D i T L fL ∆=
= （2-6）
带入式（2-5）可得
212i i
o o
U TD U I L U =⋅
（2-7）
考虑到效率η，可得输出电压：
2212i o o U D U L I f
η
=
（2-8）
从式（2-8）中还可以看出，在保证开关频率和初级电感量不变的条件下，如果输出功率不变，则U i D=U '为常数。
若要满足全负载范围电路都工作在安匝断续模式，则初级电感
221_max
2i o U D L fP η
≤
（2-9）
最大输出功率
22_max
1
2i o U D P fL η
=
（2-10）
或者
222
_max
222
(1)122o o pk U D P L I f fL -==
（2-11）
选定反激开关管FCP380N60，其电压定额V （BR ）DS =600V ，考虑到最大输入电压时，Mos 管的电压应力最大，该电压应力为：
_max _max DS in o V V nV =+
（2-12）
要保证Mos 管正常工作，且考虑到反激变压器原边漏感带来的振荡，应留有一定的裕量，可取V DS_max =500V 。
而输出电压恒定为V o =19.5V ，最大输入电压为前级Boost PFC 的输出V bus =385V ，带入到式（2-12）可得n=5.89。
故可取匝比n=6。
为保证前级不空载开机，假设最大占空比为0.5，取最低输入电压为200V ，则有V in_min D max =100V 。
当前级母线电压上升至385V 稳定时，由U i D 为常数可知此时占空比最小，D min =100/385=0.26。
带入到式（2-9），并取效率η=90%，可得初级电感量L 1≤667uH 。
取L 1=650uH 。
变压器设计
由于反激变压器为耦合电感，且自身能实现磁复位，故可依照非饱和限制的设计方法完成设计。
选择磁芯为天通铁氧体PQ26/20，其AL=5500nH/N 2。
原边电流峰值
11
i p U TD U I L fL '
=
=
（2-13）
原边电流有效值
11I I =（2-14）
输出电流
2
2122R o o
T U I i T fLU '=∆=
（2-15）
次级电流峰值
21p p I nI =
（2-16）
次级电流有效值
22I I = （2-17）
考虑满载输出时，Po=90W 。
带入数据，可得变压器原边电流有效值的最大值I 1_max =0.63A ，变压器副边电流有效值的最大值I 2_max =4.93A 。
选择原边线圈为线径d 1=0.45mm 的漆包线,取铜线电流密度为J=7A/mm 2，则能原边能流通的电流有效值为I 1_Cu =1.1A 。
I 1_Cu >I 1_max ，满足要求。
副边线圈为0.1×100的利兹线，副边能流通的电流有效值为I 2_Cu =5.5A 。
I 2_Cu >I 2_max ，满足要求。
副边使用N 2=6匝，正好可以将骨架高度绕满，形成满层。
考虑到原副边匝比n=6，可取原边取N 1=36匝。
为减小漏感，原副边绕线采用18+6+18的三明治夹绕方法。
校核窗口利用系数k=0.3<1，满足磁芯尺寸要求。
此时如果变压器不垫气隙，则原边电感量L=AL ×N 12=7.1mH>>650uH 。
因此考虑开气隙，气隙长度由具体电感量测试决定。
最终加气隙后测试结果为原边电感量L p=607uH，此电感量包含了原边的激磁电感和漏感，即L p=L1+Lσ1，测试得原边漏感Lσ1=4.5uH，副边电感L s=17.9uH。
忽略副边漏感，则L s=L2。
从而得到了以下一组变压器参数：
原边激磁电感L1=602.5uH
原边漏感Lσ1=4.5uH
副边激磁电感L2=602.5uH
后级反激测试
1.不同输入电压下Mos管的漏源级电压Vds (Po=33W)
（a）Vin=200V （b）Vin=300V
(c) Vin=400V
图5不同输入电压下Mos管的漏源级电压波形
2.不同负载条件下的Mos管的漏源级电压Vds （Vin=400V）
（a）Po=33.72W (b) Po=55.81W
(c) Po=82.63W
图6 不同负载条件下的Mos管的漏源级电压Vds波形3.输出电压V o脉动波形
图7 反激变换器输出电压的高频脉动
两级测试
1.两级测试数据
2.效率，THD，PF曲线（1）效率曲线
（2）THD曲线
（3）PF值曲线。