【MPS反激设计工具实测】工业PLC辅助电源设计——24V/1.5A
该项目使用了 MPS Flyback Design Tool，实现了 36W 工业 PLC 辅助电源的设计，主要功能是基于反激拓扑的快速方案评估，完成变压器参数计算和器件选型。
项目介绍
工控设备的同行都熟悉：PLC、DCS、工业网关这些设备的内部辅助电源基本都是24V。这是因为工业现场的标准供电就是24VDC，传感器、执行器、通讯模块全都围绕这个电压设计。哪怕设备自身是市电供电，内部也往往需要一路24V辅助电源来驱动继电器、给通讯接口供电。
36W（24V/1.5A）是一个很典型的辅助电源规格，用反激做刚刚好。这次用 MPS 的 Flyback Design Tool 试一下，看看工具对工业电源场景的适配情况。
设计需求
- 目标应用：工业 PLC 辅助电源、工控设备内置电源、DIN 导轨电源模块
- 输入电压：90V ~ 264V AC（通用宽电压输入）
- 输出电压：24V / 1.5A，单路输出（36W）
- 设计考量：工业级宽温（-40°C ~ +85°C），高可靠性，EMI 满足 Class B
设计思路
和消费电子不同，工业电源更看重"稳"而不是"小"。体积可以稍大，但必须耐用，所以参数设计上可以保守一些。
参数配置
1. 系统参数设定
在Flyback Design Tool里选AC输入、单路输出，填入以下参数：
| 参数 | 值 |
|---|---|
| 输入类型 | AC |
| Vin Min | 90V |
| Vin Max | 264V |
| 输出路数 | 1 |
| OUT 1 | 24V / 1.5A |
| Vf1 | 0.5V |
| 开关频率 | 70kHz |
| 效率预估 | 92% |
| 最大占空比 | 0.45 |
右侧自动计算出 Pout = 36W，Pin = 39.13W。
工业电源 92% 的效率预估偏乐观，实际宽温工况下能做到 89~90% 就算不错。这里先按默认值来，后面再看实际偏差。
2. 变压器设计结果
变压器参数自动计算结果如下：
| 参数 | 值 |
|---|---|
| 初级电感 Lp | 921.26 μH |
| 漏感 Lk | 46.06 μH |
| 原边 RMS 电流 | 0.49 A |
| 原边峰值电流 | 1.13 A |
| 匝比 Np/Ns1 | 4.25 |
| 输出反射电压 | 104.14 V |
| 副边 RMS 电流 | 2.3 A |
| 副边峰值电流 | 5.98 A |
对比 12W 方案（Lp=2763μH），36W 方案的 Lp 只有 921μH。功率上去了，电感量反而小了——这是反激 DCM 设计的基本规律：功率越大，为了在每个开关周期传递更多能量，电感量要降低、峰值电流要升高。
匝比 4.25 不算大，选 EE25 或 EE30 磁芯绕制起来很方便。原边峰值 1.13A，如果选内置 MOS 的方案，700V/4.5Ω的 MOS 导通损耗大约是 0.57W，可以接受。
需要注意的是：漏感 Lk=46μH，占初级电感的 5%。46μH 的漏感在 RCD 吸收回路上会产生一定的损耗，后面需要关注。
【图片见跟帖1】
MPS 方案推荐
点击"Show MPS Solution"后：
- 工作模式：DCM
- 输出纹波：Vo1 Ripple = 104.02mV（对 24V 输出，纹波率约 0.43%）
104mV 的纹波对工业应用来说可以接受，但如果后面接的是 ADC 或精密仪表，可能还需要加一级 LC 滤波。
推荐芯片同样是 MP023、MP024-10、MP020A-5 这几颗。和 12W 方案的情况类似，这几颗芯片标称最大功率只到 10W，而我们的设计是 36W。
这里暴露了一个现实问题：36W 已经明显超出了这些集成 MOS 方案的功率范围。实际项目中，大概率需要选 MP023 作为控制器，外接一颗合适的高压 MOS 管（比如 600V 或 700V 的 N 沟道 MOS）。虽然 BOM 多了一颗料，但好处是 MOS 管可以按功率需求自由选型，散热设计也更灵活。
【图片见跟帖2】
总结与心得
1. 工具使用体验
- 计算速度快：从填参数到出结果几分钟搞定
- 参数联动好：改输出功率后 Lp、电流都跟着自动变化
- 作为前期方案评估效率很高
2. 设计要点
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反激做 36W 工业电源，参数指标合理：Lp≈920μH、匝比 4.25、原边峰值 1.13A，这些参数都在正常范围内，用 EE25 磁芯 + 外置 MOS 方案可以比较轻松地实现。
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芯片推荐功率范围偏小：对于 36W 的应用，目前推荐的芯片功率都不够用。这不是工具的问题，而是 MPS 当前反激产品线在中功率段（20~50W）可能确实缺少合适的集成方案。
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工业应用的特殊考量：工具目前没有涉及宽温设计、长寿命电容选型、EMI 预估这些工业电源关心的要素。如果能在后续版本中加入工业应用的设计 checklist 或注意事项，对用户会很有帮助。
总体来说，MPS Flyback Design Tool对于快速验证一个反激方案的基本可行性很好用。对于工业电源工程师，它可以作为项目立项阶段的快速评估工具，拿到变压器参数和电流应力数据后，再结合实际的工业级需求做深化设计。
