CXAC85263双管正激电源方案解析：24V/17A恒流输出与91.6%超高效率设计
引言
在工业设备、大功率LED驱动和自动化系统中，24V/400W级电源需兼顾高效率与精准恒流控制。本文深度剖析基于CXAC85263芯片的双管正激电源方案，该方案在AC 220V±20%宽输入下实现24V±0.2V/17A输出，峰值效率达91.6%，并支持恒流/恒压双模式。
一、方案核心特性
1.1.性能标杆
1.1.1)输入电压：AC 176~264V（±20%宽范围）
1.1.2)输出精度：24V±0.2V（电压调整率≤0.04%）
1.1.3)恒流能力：17A（最大19.5A过载）
1.1.4)效率峰值：91.6%@满载（AC 220V/50Hz）
1.2.保护机制:过流保护（20A触发）、短路保护、VCC欠压/过压保护
1.3.紧凑设计:PCB尺寸：220mm×54mm×25mm（较5V方案更窄）
1.4.恒压模式工作效率
1.5.恒压模式调制一致性
1.6.恒流模式工作效率
1.7.恒流模式调制一致性
二、双管正激拓扑工业级优化
2.1 核心技术优势
2.1.1)图表
2.1.2)代码
graph TB
A[宽输入滤波] --> B[CXAC85263控制]
B --> C[双管正激功率级]
C --> D[肖特基整流]
D --> E[恒流恒压输出]
2.1.3)磁能零损耗：Q1/Q2关断时，D1/D2将磁芯能量100%回馈输入电源
2.1.4)电压应力减半：初级MOS管仅承受输入电压（对比单管正激）
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。
2.1.5)无直通风险：Q1/Q2串联同步开关，消除桥臂短路隐患
2.2 关键电路配置
2.2.1)功率器件：
2.2.1.1)初级MOS：FCP20N60（TO-220封装，600V/20A）
2.2.1.2)次级整流：MBR20200CT肖特基二极管（200V/20A×2并联）
2.2.2)滤波设计：C4、C5 为输入电容，C1、C2、C9、C10 为输出电容，这 4 个电容特性对整机的
转换效率有明显影响，所以要选择高频低内阻的电容，以提高效率。
2.2.2.1)输入电容：2×100μF/400V高频电解电容
2.2.2.2)输出电容：4×1000μF/35V低ESR电解电容
2.2.2.3)储能电感：47μH铁硅铝磁环（1.4mm双股铜线）
2.3.双管正激变换器原理
本方案主电路采用双管正激变换器，主要优点为；
2.3.1)变压器储能有释放回路，不需要另设复位电路或复位绕组。主要原因是在开关管导通
时，变压器励磁，而开关管闭合时由桥臂上的两个二极管续流，磁芯去磁，同时磁芯
能量返回直流电源；
2.3.2)变压器初级电路半导体器件承受的电压等于转换器的输入电压，而单管正激需要更高
的耐压器件；
2.3.3)双管正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。
双管正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、D4 为输出整流及续
流二极管，L1、C2 和 R1 分别为储能电感、输出滤波电容和负载。CXAC85263 控制初级 MOS 管 Q1、Q2 同时导通时，将能量从变压器初级传送到次级；在次级，整流二极管 D3 导通，将变压器能
量传送到储能电感 L1、输出滤波电容和负载。当初级 MOS 管 Q1、Q2 同时关闭时，变压器励磁
电流流经正向偏置的 D1、D2 并流回电源，直至初级的全部励磁能量和储存在漏感中的能量返
回输入电源；在次级，续流二极管 D4 导通，将 L1 电感能量传送到负载。
图 4-1. 双管正激变换器
三、实测性能与恒流特性
3.1 恒压模式（AC 220V/50Hz）
|
参数 |
条件 |
数值 |
|---|---|---|
|
输出电压精度 |
0-17A负载跳变 |
23.92~24.00V |
|
纹波噪声 |
17A满载 |
80mVpp |
|
17A满载 |
91.3%~91.6% |
3.2 恒流模式（15-23.5V输出范围）
3.2.1)电流精度：17~19.5A自适应调节
3.2.2)效率表现：恒流下效率保持＞88%（23V低压输出时）
四、关键设计解析：变压器与电感
4.1. 变压器设计（Q4020磁芯）:
| 参数 | 计算值 | 实选值 |
|---|---|---|
| 匝比（Np:Ns） | 3.4:1 | 20:6（3.33:1） |
| 初级匝数Np | 20匝 | 20匝（0.1mm×70股利兹线） |
| 次级匝数Ns | 5.9匝 | 6匝（0.1mm×250股利兹线） |
| 初级电感量 | >6mH | 实测6.2mH |
| 漏感 | <10μH | 实测8.5μH |
4.2.设计公式：
4.2.1)次级最低电压：
4.2.2)AP法选磁芯：
4.3.输出电感设计
4.3.1)电感量：52.6μH（计算值） → 实选47μH
4.3.2)线径：2mm（理论） → 1.4mm双股铜线（抗集肤效应）
4.4.变压器匝比计算
4.5.变压器匝数计算
4.6.变压器线径计算
4.7.变压器绕线图
五、方案优势总结
5.1.能效突破：同步整流+利兹线变压器，效率＞91%
5.2.工业级可靠：
5.2.1)-30℃~65℃存储温度
5.2.2)2500V AC初级-次级绝缘耐压
5.3.精准控制：
5.3.1)恒压模式电压调整率≤0.04%
5.3.2)恒流精度±1.5A（17~19.5A）
5.4.紧凑布局：54mm宽度PCB优化机箱空间
六、应用场景推荐
6.1.工业自动化：PLC控制系统、机械臂驱动电源
6.2.大功率LED：户外照明、植物生长灯恒流驱动
6.3.设备配套：
6.3.1)24V伺服电机供电
6.3.2)AGV小车充电桩
6.3.3)实验室测试设备
七.典型波形
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：上管 V 波形；CH4：下管驱动 Vg 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
图 6-1. 24V400W 双管正激方案应用电路图
九. 方案 PCB
9.1.PCB 板图
9.1.1)Top层器件位号图
9.1.2)Top层走线图
9.1.3)Bottom层走线图
十.方案板元器件列表及选型
10.1.BOM 表
