电力电子课程设计--单端反激式开关电源设计

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1、 电力电子课程设计实习报告 -单端反激式开关电源设计 一、一、课程设计的要求课程设计的要求 本课程设计要求根据所提供的元器件设计并制作一个小功率的单 端反激式开关电源。我设计的是 220v/5v 的反激式开关电源，要求画 出必要的设计电路图，进行必要的电路参数计算,成电路的焊接。 二、设计原理二、设计原理 1、基本反激变换器工作原理基本反激变换器工作原理 基本反激变换器如图 1 所示。 假设变压器和其他元器件均为理想 元器件，稳态工作。 （1）当有源开关 Q 导通时，变压器原边电流增加，会产生上正 下负的感应电动势，从下。而在副边产生下正上负的感应电动势，如 图 2(a)所示，无源开关 VD1

2、 因反偏而截止，输出由电容 C 向负载 提供能量，而原边则从电源吸收电能，储存于磁路中。 （2）当有源开 关 Q 截止时，由于变压器磁路中的磁通不能突变，所以在原边会感 应出上负下正的感应电动势， 而在副边会感应出上正下负的感应电动 势，故 VD1 正偏而导通，如图 2(b)所示，此时磁路中的存储的能量 转到副边，并经二极管 VD1 向负载供电，同时补充滤波电容 C 在前 一阶段所损失的能量。输出滤波电容除了在开关 Q 导通时给负载提 供能量外，还用来限制输出电压上的开关频率纹波分量， 使之远小于 稳态的直流输出电压。 2反激变换器的吸收电路反激变换器的吸收电路 实际反激变换器会有各种寄生参数

3、的存在， 如变压器的漏感，开 关管的源漏极电容。 所以基本反激变换器在实际应用中是不能可靠工 作的，其原因是变压器漏感在开关 Q 截止时，没有满意的去磁回路。 为了让反激变换器的工作变得可靠，就得外加一个漏感的去磁电路， 但因漏感的能量一般很小，所以习惯上将这种去磁电路称为吸收电 路，目的是将开关 Q 的电压钳位到合理的数值。在 220V AC 输入的小 功率开关电源中， 常用的吸收电路主要有 RCD 吸收电路和三绕组吸收 电路。其结构如图 3(a)(b)所示。 Q g U p N s N o I o URC VD1 + + - s R s C s D 1 C i R RCD吸收电路 Q g

4、U p N s N o I o URC VD1 + + - 1 C i R c N m L c D （a） (b) 图 2 吸收电路 3.3.单端反激式变换器变压器的设计单端反激式变换器变压器的设计 在本次实习中提供的变压器的铁芯是 EE28 铁氧体铁芯， 其在 25 摄氏度的磁导率为 TB5.0 25max_ ，铁芯的初始磁导率为 0 2300 u 。 变压器选择的相关参数包括：原副边匝数比、原边匝数 NS、副边匝 数和气隙，本次试验中用到的变压器的绕组的漆包线已经给定， 无需 选择。 （1）原副边匝数比及其匝数的确定： 根据实习任务的要求;需要的直流输出电压为 8V 和 6V，由器件 本身

5、的参数可以知道其耐压。 )1( 0 U N N UeUU s p gpgQ ，如果考虑 到漏感引起的 g U3.0 的电压尖峰，开关管两端承受的关断电压为： )1(3.1 0 U N N UU s p gQ ， 一般来说开关管的耐压需要在这个基础之上留 下 至 少30% 的 裕 量 。 假 设 开 关 管 的 耐 压 极 限 为 )1(3.1(*3.13.1 0 , U N N UUU s p gQQ ， )1(3.1 3.1 0 2 , U UU N N g Q s p 。 为了保证电路工作于 DCM 模式，磁路储能和放电总时间应该控制在 0.8T 以内，所以, )1()1( 8.0*)1(

6、 0 0 max U N N U U N N D s p g s p （2）原副边匝数的计算： 根据器件的资料， 可以查的磁芯的有效磁导面积 e A ， 原边的匝数 应该保证在最大占空比是磁路仍不饱和，电压冲量等于磁链的变化 量，固 e g p AB TDU N max max ，通常原边的匝数取到这个计算之的两倍。副边 匝数根据变比可以求出。 （3）气隙长度的计算 假设变压器的输出功率为 0 P ，效率为，有以下关系成立： T P IL spp 0 2 2 1 ，所以可以得到 2 0 2 sp p I TP L ，其中有以下关系； TDTIUIU P spgag / 2 1 1 0 ，则原边的峰值电流为： DU P I g sp 0 2 ，带入上 式可以得到初级电感。 )( 1 ,/ 0 0 2 g r Fe eeo g eFe Fe mmFempmppP l l AA l A l RRRRNL 其中， l A