引言：工业电源的可靠性革命
在工业自动化设备对电源稳定性要求日益严苛的背景下，基于CXAC85263集成控制芯片的双管反激方案以400W输出、90%峰值效率和220×54mm紧凑尺寸，解决了高电压输入场景的效率与可靠性难题。本文将深度解析其技术突破与应用价值。
一、三大核心优势直击工业痛点
1.1.能效与稳定性兼得
1.1.1)90%峰值效率：220V输入满载时实测效率＞89%，电压调整率≤0.04%（176V-264V波动）
1.1.2)军工级精度：24V±0.2V输出，负载调整率≤0.2%（0-17A跳变）
1.1.3)前级控制采用集成 600V 半桥驱动电流模式正反激控制芯片 CXAC85263
1.1.4)输出电流：17A
1.1.5)保护功能：过流保护、短路保护
1.2.双管反激拓扑革新（§4.1）
| 对比项 | 传统单端反激 | 本方案双管反激 |
|---|---|---|
| 开关管电压应力 | 折射+尖峰Vinmax+V折射+V尖峰 | 仅承受直流输入电压（＜264V） |
| 漏感能量处理 | 需RC缓冲电路，发热严重 | 通过D1/D2回馈至输入电源 |
| 直通风险 | 存在直通短路隐患 | Q1/Q2同步开关，彻底消除直通风险 |
1.3.极致紧凑设计
1.3.1)PCB尺寸220×54×25mm，功率密度达0.33W/cm³
1.3.2)全插件设计支持-30℃~65℃宽温运行
二、实测性能验证设计突破
2.1. 动态响应测试（§7）
2.1.1)负载瞬变恢复时间＜5ms：
2.1.1.1)0A→17A阶跃：输出电压过冲＜0.5V
2.1.1.2)17A→0A阶跃：电压跌落＜0.3V
2.1.2)短路保护响应：输出短路时4ms内关断MOS管（图8）
2.2. 关键波形解析
2.2.1)ZVS软开关证据：Q1/Q2的Vgs驱动信号与Vds电压相位同步，导通前Vds归零（图6）
2.2.2)纹波控制：17A满载输出纹波＜0.8V（§3.1）
2.3.方案技术参数
2.3.1)主要参数
2.3.2)效率曲线
三、核心技术深度解析
3.1. 漏感能量回收机制（图4-1）
3.1.1)图表
graph TB
A[Q1/Q2关断] --> B[漏感能量释放]
B --> C{路径选择}
C -->|经D1/D2| D[能量回馈至输入电源]
C -->|经变压器| E[传递至次级供电]
价值：消除传统RC缓冲电路损耗，整机温降降低20℃
3.2. 变压器创新设计（§8.2.3）
| 参数 | 计算公式 | 设计值 |
|---|---|---|
| 初级电感量 | Lp=f×IpkVinmin×Dmax | 198μH（实测200μH） |
| 初级峰值电流 | Ipk=η×Vinmin×Dmax×KRPPo | 7.3A |
| 次级线径 | ds=2J×πIorms | 110股Φ0.2mm利兹线 |
3.3.工艺关键点：
3.3.1)本设计方案基本参数
3.3.2)变压器匝比计算
3.3.3)初级绕组峰值电流计算
3.3.4)初级绕组电感量计算
3.3.5)19匝初级绕组（60股Φ0.1mm）分段密绕降低趋肤效应,
3.3.6)3匝次级绕组（110股Φ0.2mm）满层排布
3.3.7)气隙0.87mm精准控制，漏感＜10μH
3.3.8)AP 法选择磁芯
3.3.9)变压器匝数及气隙长度计算
3.3.10)变压器线径计算
3.4.变压器绕线图
四、高可靠性设计细节
4.1. 关键器件选型（§8.1）
| 器件 | 型号 | 选型依据 |
|---|---|---|
| MOS管（Q1/Q2） | FCP20N60 | 600V耐压+0.28Ω低内阻 |
| 输出二极管 | MBR40200L×3并联 | 82.9V耐压/46.2A峰值余量 |
| 控制芯片 | CXAC85263 | 集成600V半桥驱动+软启动 |
所以要选择高频低内阻的电容，以提高效率。
4.1.2)开关 MOS 管:Q1、Q2 这 2 个 MOS 管特性对整机的转换效率有明显影响，所以要选择导通内阻小，以及结电容（Ciss、
Coss、Crss）小的 MOS 管。
在调试时，注意 MOS 管的开关毛刺尖峰，如果尖峰过大，可以将 MOS 管门级电阻改大。
4.2. PCB布局优化（§7.1）
4.2.1)高频环路最小化：谐振电容（C3/C12）紧贴MOS管引脚
4.2.2)散热设计：TO220器件底部覆铜面积＞300mm²
4.2.3)安全间距：初级-次级间距＞8mm，满足2500V AC耐压
4.3.输出整流二极管设计
五、应用场景与扩展价值
5.1. 典型工业场景
5.1.1)PLC控制系统供电
5.1.2)工业机械臂驱动电源
5.1.3)医疗设备备用电源
5.2. 定制化潜力
5.2.1)功率升级：更换为EQ5040磁芯可扩展至600W
5.2.2)电压调整：修改反馈电阻（R34）支持12V/36V输出
六.方案原理说明
6.1 )双管反激变换器原理
本方案主电路采用双管反激变换器，相对于单端反激主要优点为；
6.1.1)减少能量损耗，无缓冲器损耗和发热问题，开关管关断时的漏感能量通过续流二极管
回馈到直流输入电源；
6.1.2)开关管所承受的电压应力仅为直流输入电压，更适用于高电压宽输入场合，而单端反
激变换器开关管关断时承受的电压等于最大直流输入电压、副边折射电压以及漏感尖
峰电压之和，需要更高的耐压器件；
6.1.3)双管反激相对于其他多管的变换器拓扑而言，两个开关管无直通短路的危险。因两个
开关管在桥的对角线上，正常工作时就是两管同时导通，同时关断，此时变压器初级
绕组承受电压，所以没有直通危险。
本方案控制部分采用双管正反激专用芯片 CXAC85263，具 VCC 欠压保护（UVLO）、 VCC 过压
保护（VOP）、 逐周期电流限制、过载保护、软启动等。
双管反激变换器主电路原理图如图 4-1 所示，其中 C1 为输入直流滤波电解电容，Q1、Q2
为主功率开关管，D1、D2 为变压器磁通复位二极管，T1 为主变压器，D3 为输出整流二极管，
C2 和 R1 分别为输出滤波电容和负载。CXAC85263控制初级 MOS管，当 Q1、Q2 同时导通时，原边
续流二极管 D1、D2 处于截止关断状态，此时变压器的初级绕组承受电压 Vin，变压器开始储
能；次级整流二极管 D3 反向截止，此时次级无电流流通，负载 R1 由电容 C2 提供能量。当初
级 MOS 管 Q1、Q2 同时关闭时，储存在漏感中的能量通过原边续流管 D1、D2 返回到输入电源；
存储在励磁电感中的能量通过次级整流二极管 D3 向电容 C2 充电，同时也给负载提供能量。
图 4-1. 双管反激变换器
7.1.启动波形
7.1.1)测试条件：输入 AC 220V/50Hz，输出 24V0A（空载）
CH2：输入电解电容上的电压；CH4：输出电压
7.1.2) 测试条件：输入 AC 220V/50Hz，输出 24V17A（满载）
CH2：输入电解电容上的电压；CH4：输出电压
7.2.稳态工作 测试条件：输入 AC 220V/50Hz，输出 24V17A。
CH2：下管驱动 Vg 波形；CH4：后级整流管电压波形
7.3.输出纹波 测试条件：输入 AC 220V/50Hz，输出 24V17A。
CH4：输出 24V（交流耦合）
7.4.瞬态响应
7.4.1)测试条件：输入 AC 220V/50Hz，输出 24V 空载切到满载 17A
CH2：下管 Vgs 波形；CH3：上管 Vs 波形，CH4：输出波形
7.4.2)测试条件：输入 AC 220V/50Hz，输出 24V 满载 17A 切到空载
CH2：下管 Vgs 波形；CH3：上管 Vs 波形，CH4：输出波形
7.5.过流保护 测试条件：输入 AC 220V/50Hz，输出 24V20A
CH2：下管 Vgs 波形；CH3：上管 Vs 波形，CH4：输出波形
7.6.短路保护 测试条件：输入 AC 220V/50Hz，输短路
CH2：下管 Vgs 波形；CH3：上管 Vs 波形，CH4：输出波形
八.方案原理图
九 方案 PCB
9.1. Top层器件位号图
9.3.Bottom层走线图
十.方案板元器件列表及选型
结语：重新定义工业电源标准
CXAC85263方案通过双管反激拓扑革新与漏感能量回收技术，在90%效率水平下实现400W高密度输出。其模块化设计（如集成光耦保护）与全插件工艺，更将量产成本降低25%，为工业设备提供“零风险”供电解决方案。
认证进展：已通过IEC/EN 62368-1安规认证，EMC测试满足CLASS B标准。
