推挽电路课程设计--100W推挽电路的设计

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1、一、设计目的一、设计目的 1.培养理论联系实际的正确设计思想，训练综合运用已经学过的理论和 生产实际知识去分析和解决工程实际问题的能力。 2.培养学生分析、解决实际问题的能力。 3.培养学生的创新能力。使学生能系统全面的总结所学过的理论知识， 掌握各类电力半导体器件所构成的各种功率变换电路，掌握各变换主电路的 构成和工作原理，不同负载对电路工作特性的影响以及主电路的元件参数计 算与选择等。 二、设计任务与要求二、设计任务与要求 1.设计推挽电路； 2.加深对推挽变换电路的理解； 3.学会分析推挽电路的各种工作模态，及原边开关管、副边二极管的电 压电流参数设计和选取； 4.熟悉变换器中变压器复位

2、的基本原理及设计； 5.建立硬件电路并进行开关调试； 6.撰写设计报告。 三、设计思想及设计原理三、设计思想及设计原理 3.1 3.1 推挽变换器推挽变换器 3.1.1 工作原理 图1 推挽变换器 图2 推挽变换器主要波形 推挽变换器的主要波形如图 2 所示。电路如图 1 所示，两个 IGBT 管可看成 两个可控制的开关，通过控制开关管 Q1、Q2 的开断可以控制电路的输出。变压 器的同名端在电路中已经给出，输入的电压值假设为 V。 Q1 导通时，输入电压加在变压器原边上端绕组上，同时 Q2 关断，其两端承 受两倍的输入电压，变压器副边上端绕组电压为 n2V/n1，整流二极管 D1 导通， 此

3、期间电源向负载提供能量，电感 L 中的电流逐渐上升。 Q1 关断、 Q2 仍未导通， 两管同时处于关断状态。 整流管 D1 中电流逐渐减小， D2 中电流逐渐增大，直到两管中电流相等（忽略变压器激磁电流） ，此时变压器 可以看作被短路，两开关管承受电源电压，输出功率由输出电容提供，电感 L 中的电流逐渐下降。 Q2 导通 Q1 关断时，输入电压加在变压器原边下端绕组上，Q1 承受两倍的输 入电压,变压器副边下端绕组电压为 n2V/n1，整流二极管 D2 导通，此期间电源 向负载提供能量；Q2 关断、Q1 仍未导通，整流管 D2 中电流逐渐减小，D1 中电 流逐渐增大，直到两管中电流相等（忽略变

4、压器激磁电流） ，此时变压器可以看 作被短路，两开关管承受电源电压，输出功率由输出电容提供，电感 L 中的电流 上升。 如果 Q1 和 Q2 同时导通的话，就相当于变压器一次绕组短路，因此应避免两 个开关管同时导通，每个开关管各自的占空比应不能超过 50%,所以要保留有一 定的死区，防止两管同时导通。 推挽变换器的电路结构简单，是基于单端正激变换器，我们可以把看成两个 完全对称的单端正激变换器的组合，但是，推挽变换器比正激变换器输出更大的 功率。电路中，变压器铁芯双向磁化，铁芯尺寸相同，同时，电路必须有良好的 对称性， 否则容易引起直流偏磁导致铁芯饱和， 磁芯饱和后电路就无法正常工作。 变压器

5、绕组必须紧密耦合，以减小漏感，从而降低功率管的关断电压尖峰，这增 大了变压器绕制工艺的要求以及对所用功率器件电压定额的要求。另外， 电路中 输入电流纹波较大，因而滤波器的体积也要较大。 推挽变换器通常用于中小功率 场合，一般使用的功率范围为几百瓦到几千瓦。 3.1.2 基本关系 1、电压传输比 输出电压与输入电压的关系为: nDVVinO2/ D 为单管导通占空比，n 为变压器匝比，12/ nnn 。 2、开关管的电压、电流应力 当开关管 Q1 或者 Q2 关断时，开关管上的稳态电压最高是 2Vin。 当开关管导通时流过开关管的电流是经变压器变换后的负载电流，其有效值为: DnIIOQ 3、副

6、边整流管的电压电流应力 对于副边全波整流结构，副边整流二极管的电压应力是变压器副边单绕 组电压的两倍，即 2nVin。 流过整流管电流的有效值为: DIIODR1 3.2 3.2 推挽变换器的参数设计推挽变换器的参数设计 样机的技术指标如下： 输入电压：36-75V 直流输入 输出电压：10V/10A 直流输出 功率：100W 开关频率：100KHz 1、主功率变压器的设计 （1）占空比和变压器变比的确定： 由于推挽变换器存在直流偏磁问题，为了克服这一缺点，选用电流型控 制芯片，以限制流过器件的电流。控制芯片选用 UC3846,试验中它可以输出 最大占空比 D 为 0.45，开关频率设计在 100kHz。在输入电压最低为 36VDC 时，保证输出电压可以达到 10V。由公式： inOnDVV2 可得变压器变比38.0 1 2 n n n，考虑到实际电路会有一定的占空比丢失，可 以选取变比 n=0.4。 （2）磁心的选取 根据公式： 选择变压器磁心。 上式中各个参数的单位是：PW,Scm,Qcm,BGs，jA/cm，对于铁氧 体磁芯 Kc=1