电力电子技术课程设计（论文）-20W单端反激开关电源设计.doc

辽辽 宁宁 工工 业业 大大 学学 电力电子技术电力电子技术课程设计 论文 课程设计 论文 题目 题目 20W20W单端反激开关电源设计单端反激开关电源设计 院 系 院 系 专业班级 专业班级 学学 号 号 学生姓名 学生姓名 指导教师 指导教师 签字 起止时间 起止时间 本科生课程设计 论文 II 课程设计 论文 任务及评语课程设计 论文 任务及评语 院 系 电气工程学院 教研室 电气 学 号学生姓名专业班级 课程设计 论文 题目 20W20W单端反激开关电源设计单端反激开关电源设计 课程设计 论文 任务 课题完成的设计任务及功能 要求 技术参数课题完成的设计任务及功能 要求 技术参数 实现功能实现功能 为小功率电子设备如影碟机 CD 机 移动硬盘等提供 12V 稳定的直流电压 以取 代低效率的线性稳压电源 减小电源的体积和重量 设计任务设计任务 1 方案的经济技术论证 2 整流电路设计 3 逆变电路设计 4 通过计算选择 器件的具体型号 5 驱动电路设计或选择 6 绘制相关电路图 要求要求 1 文字在 4000 字左右 2 文中的理论分析与计算要正确 3 文中的图表工整 规范 4 元器件的选择符合要求 技术参数技术参数 1 输入电压单相170 260V 2 输入交流电频率45 65HZ 3 输出直流电压12V恒 定 4 输出直流电流2A 5最大功率 25W 6 稳压精度 直流输出电压整定值的1 进度计划 第 1 天 集中学习 第 2 天 收集资料 第 3 天 方案论证 第 4 天 输入整流滤波电 路设计 第 5 天 逆变电路设计 第 6 天 确定高频变压器变比及容量 第 7 天 输出 整流滤波电路设计 第 8 天 控制电路设计 第 9 天 总结并撰写说明书 第 10 天 答 辩 指导教师评语及成绩 平时 论文质量 答辩 总成绩 指导教师签字 年 月 日 本科生课程设计 论文 III 注 成绩 平时20 论文质量60 答辩20 以百分制计算 本科生课程设计 论文 IV 摘 要 近年来 随着电力电子技术的发展 开关稳压电源正朝着小型化 高频化 继承化的方向发展 高效率的开关电源已经得到了越来越广泛的应用 单端反激 式电路以其简单 可以高效提供直流输出等诸多优点 特别适合设计小功率的开 关电源 本文介绍了一种单端反激式单片开关电源的设计方法 该开关电源输入电压 单相 170 260V 输入交流电频率 45 65HZ 输出直流电压 12V 恒定 输出直流电 流 2A 最大功率 25W 可获得高质量的稳压输出 参照给定的该电源的技术参 数 设计了该开关电源的滤波 整流 逆变等电路 详细的给出了开关电源高频 变压器的设计方法 并通过反复试验有了一定的心得 取得了高频变压器设计的 宝贵经验 文中给出了主电路图 通过基本计算 选择控制电路和保护电路的结 构以及变压器的变比及容量 本文重点介绍该电源的设计思想 工作原理及特点 关键词关键词 开关电源 反激电路 脉宽调制 本科生课程设计 论文 V 目 录 第 1 章 绪论 1 1 1 电力电子技术概况 1 1 2 本文研究内容 2 第 2 章 20W 单端反激开关电源的电路设计 3 2 1 20W 单端反激开关电源的总体设计方案 3 2 2 具体电路设计 6 2 2 1 主电路设计 6 2 2 2 控制设计 9 2 2 3 保护电路设计 13 2 3 元器件型号选择 15 2 4 系统调试或仿真 数据分析 16 第 3 章 课程设计总结 18 参考文献 19 本科生课程设计 论文 1 第 1 章 绪论 1 1 电力电子技术概况 一 电力电子技术及特点 电子技术包括信息电子技术和电力电子技术两大分支 通常所说的模拟电子 技术和数字电子技术属于信息电子技术 电力电子技术是应用于电力领域的电子 技术 它是利用电力电子器件对电能进行变换和控制的新兴学科 目前所用的电 力电子器件采用半导体制成 故称电力半导体器件 信息电子技术主要用于信息 处理 而电力电子技术则主要用于电力变换 电力电子技术的发展是以电力电子 器件为核心 伴随变换技术和控制技术的发展而发展的 电力电子技术可以理解为功率强大 可供诸如电力系统那样大电流 高电压 场合应用的电子技术 它与传统的电子技术相比 其特殊之处不仅仅因为它能够 通过大电流和承受高电压 而且要考虑在大功率情况下 器件发热 运行效率的 问题 为了解决发热和效率问题 对于大功率的电子电路 器件的运行都采用开 关方式 这种开关运行方式就是电力电子器件运行的特点 二 电力电子技术的发展历史 电力电子器件的发展对电力电子技术的发展起着决定性的作用 因此 电力 电子技术的发展是以电力电子器件的发展为基础的 电力电子技术的发展史 如 图 2 所示 19471904 年19301957197019801990 电子管电子管 问世问世 水银水银 汞弧汞弧 整流器时代整流器时代 2000 晶闸管时代晶闸管时代 IGBT 出现出现 功率集成器件功率集成器件 史前期 黎明期 史前期 黎明期 晶体管诞生晶体管诞生 晶闸管问世晶闸管问世 公元元年 公元元年 全控型器件全控型器件 迅速发展迅速发展 图 2 电力电子技术的发展史 本科生课程设计 论文 2 1 2 本文设计内容 开关电源体积小 效率高 被誉为高效节能电源 现已成为稳压电源的主导 产品 当今开关电源正朝着集成化 智能化的方向发展 高度集成 功能强大的 开关型稳压电源代表着开关电源发展的的主流方向 单端反激开关电源具有输出纹波小 输出稳定 体积小 重量轻 效率高以 及具有良好的动态响应性能等许多优点 被广泛应用在小功率开关电源的设计中 本论文主要围绕当前流行的反激变换器进行了小功率开关电源的设计和特性研究 论文主要内容如下 为小功率电子设备如影碟机 CD 机 移动硬盘等提供 12V 稳定的直流电压 以取代低效率的线性稳压电源 减小电源的体积和重量 本文主要研究内容包括 1 方案的经济技术论证 2 整流电路设计 3 逆变电路设计 4 通过计算选择器件的具体型号 5 驱动电路设计或选择 6 绘制相关电路图 电源主要技术参数 1 输入电压单相 170 260V 2 输入交流电频率 45 65HZ 3 输出直流电压 12V 恒定 4 输出直流电流 2A 5 最大功率 25W 6 稳压精度 直流输出电压整定值的 1 本科生课程设计 论文 3 第 2 章 20W 单端反激开关电源的电路设计 2 1 20W 单端反激开关电源的总体设计方案 2 1 1 开关电源的种类选择 开关型稳压电源的种类很多 分类方法也有多种 从推动功率管的方式来分 可分为自激式和它激式 在自激式开关电源中由开关管和高频变压器构成正反馈 环路来完成自激振荡 它激式开关稳压电源必须附加一个振荡器 振荡器产生的开 关脉冲加在开关管上 控制开关管的导通和截至 按开关管的个数及连接方式可 分为单端式 推挽式 半桥式和全桥式等 单端式开关电源仅用一个开关管 推 挽式和半桥式采用两个开关管 全桥式则采用四个开关管 按开关管的连接方式 开关电源分为串联型与并联型开关电源 串联型开关电源的开关管是串联在输入 电压与输出负载之间的 属于降压式稳压电路 而并联型开关电源的开关管是并联 在开关电源之间的 属于升压式电路 2 1 2 单端反激式开关电源 单端反激式开关电源的典型电路如图 2 1 所示 电路中所谓的单端是指高频 变换器的磁芯仅工作在磁滞回线的一侧 所谓的反激 是指当开关管 VT1 导通时 高频变压器 T 初级绕组的感应电压为上正下负 整流二极管 VD1 处于截止状态 副边上没有电流通过 能量储存在高频变压器的初级绕组中 当开关管 VT1 截止 时 变压器 T 副边上的电压极性颠倒 使初级绕组中存储的能量通过 VD1 整流 和电容 C 滤波后向负载输出 单端反激式开关电源电路简单 所用元件少 输出与输入间有电气隔离 能方便 的实现单路或多路输出 开关管驱动简单 可通过改变高频变压器的原 副边绕 组匝比使占空比保持在最佳范围内 且有较好的电压调整率 其输出功率为 20 100W 它也有其一定的缺点 如开关管截止期间所受反向电压较高 导通 期间流过开关管的峰值电流较大 但这可以通过选用高耐压 大电流的高速功率 器件 在输入和输出端加滤波电路等措施加以解决 单端反激式开关电源使用的 开关管 VT1 承受的最大反向电压是电路工作电压值的两倍 工作频率在 20 200kHz 之间 一般来说 功率很小的电源 1 100W 采用电路简单 成本低的反激型电路较 本科生课程设计 论文 4 好 当电源功率在 100W 以上且工作环境干扰很大 输入电压质量恶劣 输出短 路频繁时 则应采用正激型电路 对于功率大于 500W 工作条件较好的电源 则采用半桥或全桥电路较为合理 如果对成本要求比较严 可以采用半桥电路 如果功率很大 则应采用全桥电路 推挽电路通常用于输入电压很低 功率较大 的场合 图 2 1 单端反激式开关电源 基于本设计中开关型稳压电源是采用全控型电力电子器件作为开关 利用控 制开关的占空比来调整输出电压的新型电源 具有体积小 重量轻 噪音小 以 及可靠性高等特点 本设计旨在设计并制作出一种额定输出功率为 60W 的通用 的小功率开关电源 主要采用 TOP246Y PC817A TL431 等专用芯片以及其他 的电路元件相配合 使设计出的开关电源具有自动稳压功能 因此 本设计就选 择了基于 TOP246Y 的单端反激式开关电源 2 1 3开关稳压电源的电路原理框图 开关稳压电源的电路原理框图如图 2 2 所示 图 2 2 开关电源电路框图 交流电压经整流电路及滤波电路整流滤波后 变成含有一定脉动成份的直流 电压 该电压通过功率转换电路进人高频变换器被转换成所需电压值的方波 最 后再将这个方波电压经整流滤波变为所需要的直流电压 反馈控制电路为脉冲宽 整流整流 滤波滤波 高频变压高频变压高频整高频整 流电路流电路 控制及保控制及保 护电路护电路 逆变逆变 电压反电压反 馈电路馈电路 滤波滤波 Uo 本科生课程设计 论文 5 度调制器 它主要由取样器 比较器 振荡器 脉宽调制及基准电压等电路构成 这部分电路目前己集成化 制成了各种开关电源专用集成电路 控制电路用来调 整高频开关元件的开关时间比例 以达到稳定输出电压的目的 2 1 4 调宽式开关稳压电源的基本原理 开关稳压电源按控制方式分为调宽式和调频式两种 在目前开发和使用的开 关电源电路中 绝大多数为脉宽调制型 即为 PWM 技术 PWM 技术 全称脉冲 宽度调制 Pulse width Modulation PWM 技术 是通过对一系列脉冲的宽度进行 调制来等效地获得所需波形 含形状和幅值 的 PWM 控制技术主要是利用微 处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术 广泛应用在从 事测量 通信到功率控制与变换的诸多领域 PWM 开关稳压电源的基本工作原 理就是在输入电压 内部参数以及外接负载变化的情况下 控制电路通过被控信 号与基准信号的差值进行闭环反馈 调节主电路开关器件的导通脉冲宽度 使得 开关电源的输出电压被控制信号稳定 调宽式开关稳压电源的控制原理如图 2 3 所示 对于单极性矩形脉冲来说 其直流平均电压 Uo 取决于矩形脉冲的宽度 脉冲越宽 其直流平均电压值就越 高 直流平均电压 Uo 可由公式 2 1 计算 Uo UM T1 T 公式 2 1 式中 Um 矩形脉冲最大电压值 T 矩形脉冲周期 T1 矩形脉冲宽度 当 Um 与 T 不变时 直流平均电压 Uo 将与脉冲宽度 T1 成正比 这样 只要设 法使脉冲宽度随稳压电源输出电压的增高而变窄 就可达到稳定电压的目的 电压反馈电压反馈 电路电路 滤波滤波 本科生课程设计 论文 6 图 2 3 脉宽调制式开关电源控制原理图 2 1 5 开关电源的两种工作模式 开关电源有两种工作模式 一种是连续模式 CUM Continuous Mode 另一 种是非连续模式 DUM Discontinuous Mode 这两种模式的开关电流波形分别如 图 2 4 a b 所示 a 连续模式 b 非连续模式 图 2 4 两种模式的开关电流波 由图可见 在连续模式下 初级开关电流是从一定幅度开始增大的 上升到 峰值再迅速回零 其开关电流波形成梯形 这表明 因为在连续模式下 储存在 高频变压器中的能量在每个开关周期内并未全部释放掉 所以下一开管周期具有 一个初始能量 采用连续模式可减小初级峰值电流 IP 和有效值电流 IRMS 降低 芯片的功耗 但连续模式要求增大初级电感量 LF 这会导致高频变压器的体积增 大 综上所述 连续模式适用于选输出功率较小的和尺寸较大的高频变压器 非连续模式的开关电流则是从零开始上升到峰值 再降至零的 这意味着储存在 高频变压器中的能量必须在每形个开关周期内完全释放掉 其开关电流波形呈三 角形 非连续模式下的 IP IRMS 值较大 但所需要的 IP 较小 因此 它适合采 用输出功率较大的 配尺寸较小的高频变压器 2 2 具体电路设计 2 2 1 主电路设计 电源的主电路结构如图 2 5 所示 由输入整流滤波电路 单相逆变桥 高频 变压器 输出整流滤波电路等四部分组成 本科生课程设计 论文 7 本科生课程设计 论文 8 图 2 5 反激开关电源主电路图 整流部分 单相桥式整流电路如所图 图 2 6 单相桥式整流电路图 电路图如图 2 6 所示 图中 Ti 为电源变压器 它的作用使交流电网电压 V1 变成整流电路要求的交流电压 v2 V2sinwt R 是要求直流供电的负载电阻 四只 整流二极管 D1 D4 接成电桥的形式 故有桥式电路之称 在电源 V2 的正负半周 内电流通路分别用实线和虚线箭头表示 负载 R 上的电压波形如图 2 7 所示 电 流的波形与电压相同 桥式整流电路的优点是输出电压高 纹波电压较小 管子 所承受的最大反向电压较低 同时因电源变压器在正负半周内都有电流供给负载 电源变压器得到了充分的利用 效率较高 图 2 7 单相桥式整流波形图 单相逆变桥 单相逆变桥由四个功率开关管 MOSFET 组成 为高频变压器提供脉宽可 调的高频交流方波电压 栅极电阻与栅极并联 反激电路 Id Ud U1 U2 本科生课程设计 论文 9 图 2 8 单端反激式开关电源 单端反激式开关电源的典型电路如图 2 8 所示 电路中所谓的单端是指高频 变换器的磁芯仅工作在磁滞回线的一侧 所谓的反激 是指当开关管 VT1 导通时 高频变压器 T 初级绕组的感应电压为上正下负 整流二极管 VD1 处于截止状态 副边上没有电流通过 能量储存在高频变压器的初级绕组中 当开关管 VT1 截止 时 变压器 T 副边上的电压极性颠倒 使初级绕组中存储的能量通过 VD1 整流 和电容 C 滤波后向负载输出 输出整流滤波电路 输出整流电路 本次设计中采用的为半波整流电路 它是通过整流二极管实 现的 在电路中 电容的主要作用是防止高次谐波辐射产生的影响 由一个整流二极管构成的一个简单的整流电路 半波整流电路 如图 2 9 所 示 图 2 9 输出整流滤波电路图 半波整流电路简单 元件少 蛋输出电压直流成分小 脉动程度大 整流效 率低 适用于输出电流小 允许脉动程度大 要求较低的场合 2 2 2 控制电路设计 TOP250 的管脚图及其作用 本科生课程设计 论文 10 图 2 11 TOP250 的管脚图 漏极 D 引脚 高压功率 MOSFET 的漏极输出 通过内部的开关高压电流源提 供启动偏置电流 漏极电流的内部流限检测点 控制 C 引脚 误差放大器及反馈电流的输入脚 用于占空比控制 与内部并联 调整器相连接 提供正常工作时的内部偏置电流 也用作电源旁路和自动重启动 补偿电容的连接点 线电压检测 L 引脚 仅限 Y R 或 F 封装 过压 OV 欠压 UV 降低 DCMAX 的线电压前馈 远程开 关和同步的输入引脚 连接至源极引脚则禁用 此引脚的所有功能 外部流限 X 引脚 仅限 Y R 或 F 封装 外部流限调节 远程开 关控制和同 步的输入引脚 连接至源极引脚则禁用此引脚的所有功能 多功能 M 引脚 仅限 P 或 G 封装 此引脚集 Y 封装的线电压检测 L 及外部流 限 X 引脚功能于一体 是过压 OV 欠压 UV 降低 DCMAX 的线电压前馈 远程开 关和同步的输入引脚 连接至源极引脚则禁用此引脚的所有功能并使 TOP250 以简单的三端模式工作 频率 F 引脚 仅限 Y R 或 F 封装 选择开关频率的输入引脚 如果连接到源 极引脚则开关频率为 132 kHz 连接到控制引脚则开关频率为 66 kHz P 和 G 封 装只能以 132 kHz 开关频率工作 本科生课程设计 论文 11 源极 S 引脚 这个引脚是功率 MOSFET 的源极连接点 用于高压功率的回路 它也是初级控制电路的公共点及参考点 TOP250 的特色 输出功率更大以适应更高功率的应用 使用 P G 封装时输出功率在 34 W 以 下都无需散热器 而且节约外围元件成本 采用完全集成的缓启动电路降低了器 件的应力及输出电压过冲 外部电路实现精确的流限编程 而且更宽的占空比实 现更高的输出功率 同时可以使用更小尺寸的输入滤波电容 在 Y R F 封装具有 独立的输入线电压检测及流限编程引脚 输入欠压 UV 检测可以防止关机时输出 的不良波动 输入过压 OV 关断电路提高了对输入浪涌的耐受力 TOP250 采用反激式的拓扑结构 以高性价比将高压 MOSFET PWM 控制器 故障自动保护功能及其它控制电路集成到一个硅片上 TOP250 还集成了多项新 功能 可以降低系统成本 提高了设计灵活性及效率 除标准的漏极 源极和控 制极外 不同封装的 TOP250 还另有 1 至 3 个引脚 这些引脚根据不同封装形式 可以实现如下功能 线电压检测 过压 欠压 电压前馈 降低 DCMAX 外部 精确设定流限 远程开 关控制 与外部较低频率的信号同步及频率选择 132 kHz 66 kHz 开关频率 轻载时自动降低 可降低 EMI 的频率调制 更宽的 DCMAX 迟滞热关断及更大的爬电距离封装 另外 所有重要参数 例如流限 频率 PWM 增益等 的温度容差及绝对容差更小 设计更简化 系统成本更低 TOP250 的典型外接电路 本科生课程设计 论文 12 图 2 12 TOP250 典型的外接电路 图 2 13 占空比和频率与控制引脚电流的关系 由图 2 12 可见 TOP250 构成的开关电源采用的是反激式拓扑结构 TOP250 是一款集成式开关电源芯片 能将控制引脚输入电流转化为高压功率 MOSFET 开关输出的占空比 在正常工作情况下 功率 MOSFET 的占空比随控制引脚电 流的增加而线性减少 如图 2 13 TOP250 具有高压启动 逐周期电流限制 环路补偿电路 自动重启动 热关断 等特性 还综合了多项能降低系统成本 提高电源性能和设计灵活性的附加功能 此外 TOP250 采用了专利高压 CMOS 技术 能以高性价比将高压功率 MOSFET 和所有低压控制电路集成到一片集成电路中 TOP250 增加了频率 线电压检测和外部电流限制 仅限 Y R 或 F 封装 引脚 或一个多功能引脚 P 或 G 封装 以实现一些新的功能 将如上引脚与源极引 脚连接时 TOP250 的三端模式工作 在此种模式下 TOP250 仍能实现如下多项 功能而无需其他外围元件 1 完全集成的 10 ms 软启动 限制启动时的峰值电流 本科生课程设计 论文 13 和电压 显著降低或消除大多数应用中的输出过冲 2 DCMAX 可达 78 允许 使用更小的输入存储电容 所需输入电压更低或具备更大输出功率能力 3 轻载 时频率降低 降低开关损耗 保持多路输出电源中良好的交叉稳压精度 4 采用 较高的 132 kHz 开关频率 可减少变压器尺寸 并对 EMI 没有显著影响 5 频 率调制功能可降低 EMI 6 迟滞过热关断功能确保器件在发生热故障时自动恢复 滞后时间较长可防止电路板过热 7 采用缺省引脚及引线的封装 可提供更大的 漏极爬电距离 8 绝对容差更小 降低温度变化对开关频率 电流限制及 PWM 增益的影响 线电压检测 L 引脚通常用于线电压检测 通过一个电阻与经整流的高压直流总线 连接 能设定过压 OV 欠压 UV 和降低 DCMAX 的线电压前馈 在此模式之 下 电阻值确定 OV UV 的阈值 且 DCMAX 从电路电压超过欠压阈值时开始线 性减少 此引脚还可用于远程开 关控制及同步输入 外部流限 X 引脚通常通过一个电阻 与源极连接 从外部将流限降低到接近工作峰值的电流 此引脚也可用作两种模 式下的远程开 关控制和同步输入 在 P 和 G 封装中 多功能引脚组合了线电压检测及外部流限引脚功能 但其中某 些功能不能同时实现 在 Y R 和 F 封装中 频率引脚与源极相连时开关频率设 置为 132 kHz 的缺省值 而与控制引脚连接时 频率减半 此引脚最好不要悬空 2 2 3 保护电路设计 短路保护电路 在输出端短路的情况下 PWM 控制电路能够把输出电流限制在一个安全范 围内 它可以用多种方法来实现限流电路 当功率限流在短路时不起作用时 只 有另增设一部分电路 短路保护电路通常有两种 图 2 14 是小功率短路保护电路 其原理简述如下 本科生课程设计 论文 14 图 2 14 小功率短路保护电路 当输出电路短路 输出电压消失 光耦 OT1 不导通 UC3842 脚电压上升 至 5V 左右 R1 与 R2 的分压超过 TL431 基准 使之导通 UC3842 脚 VCC 电 位被拉低 IC 停止工作 UC3842 停止工作后 脚电位消失 TL431 不导通 UC3842 脚电位上升 UC3842 重新启动 周而复始 当短路现象消失后 电路 可以自动恢复成正常工作状态 输出过压保护电路 输出过压保护电路的作用是 当输出电压超过设计值时 把输出电压限定在 一安全值的范围内 当开关电源内部稳压环路出现故障或者由于用户操作不当引 起输出过压现象时 过压保护电路进行保护以防止损坏后级用电设备 应用最为 普遍的过压保护电路有如下几种 1 可控硅触发保护电路 图 2 15 可控硅触发保护电路 如图 2 15 当 Uo1 输出升高 稳压管 Z3 击穿导通 可控硅 SCR1 的 控制端得到触发电压 因此可控硅导通 Uo2 电压对地短路 过流保护电路或短 路保护电路就会工作 停止整个电源电路的工作 当输出过压现象排除 可控硅 的控制端触发电压通过 R 对地泄放 可控硅恢复断开状态 2 光电耦合保护电路 图 2 16 光电耦合保护电路 如图 2 16 当 Uo 有过压现象时 稳压管击穿导通 经光耦 OT2 R6 到地 产生电流流过 光电耦合器的发光二极管发光 从而使光电耦合器的光敏三极管 导通 Q1 基极得电导通 3842 的 脚电降低 使 IC 关闭 停止整个电源的工 本科生课程设计 论文 15 作 Uo 为零 周而复始 2 3 元器件型号选择 我们所选的器件满足我们所需要的功率输出即可 如果选取不当不仅会造成 资金的浪费 同时也会影响设计电路的普及能力 要求输出功率为 20W 但是考虑到变压器的能量传输效率和电子器件的损耗 我 们可以认为输出整流后的输出功率为 25W 1 电源基本参数 输入 AC 170 260V 输出 DC 12A 带隔离 稳定 效率高 2 开关频率选择 86KHZ Rt 20k Ct 102 f 1 72 RC 86KHZ 3 输入滤波电容选择 Po 20W Cin 3 20 60uf 选择 Cin 70uf 由于采用电容滤波所以整流后的输出电压 EMBED Equation 3 输入电压为 170V 260V 4 所以的整流后的输出电压 EMBED Equation 3 EMBED Equation 3 5 二极管承受的最大反向电压 EMBED Equation 3 6 二极管的额定电压 EMBED Equation 3 7 整流的最大输出电流 EMBED Equation 3 8 二极管的额定电流 EMBED Equation 3 根据参数表所以选取二极管为 IN4001 9 选磁片 磁片选用 R2KB 软磁铁氧化材料 其饱和磁感应强度 Bs 4700Gs 考虑到高 温时 Bs 会下降 同时为防止合闸瞬间变压器饱和 设定最大工作磁密度 Bm Bs 3 1500Gs 对半桥变换器 当脉冲波形近似为方波时可按照本式子来确 定磁芯的大小 Ap Ae Aw EMBED Equation 3 EMBED Equation 3 式中 Ap 为刺心的面积成积 cm EMBED Equation 3 Ae 为磁芯的截面 积 cm EMBED Equation 3 A 为磁芯的窗口面积 cm EMBED Equation 3 Po 本科生课程设计 论文 16 为输出功率 W EMBED Equation 3 为变压器的效率 一般可以去 80 fs 为变压器的工作频率 Hz Bm 为磁芯的最大工作磁密 Gs J 为导线的电流密 度 一半取 2 3A mm EMBED Equation 3 Kc 为磁芯的填充系数 对铁氧化体 取 Kc 1 Ku 为窗口的铜填充系数 一般 Ku 0 2 0 4 本设计选取 EE 40 型铁氧体磁芯 由手册知其参数为 Ae 127mm EMBED Equation 3 Aw 173mm EMBED Equation 3 则 Ae Aw 2 20cm EMBED Equation 3 远大于 Ap 的计算值 10 计算原边匝数 按最低输入电压和满载输出地极端情况来计算已知输入的最小电压为 170V 减去 20V 的直流纹波电压和整流器的压降 最小的直流电压为 Vimin 170 1 4 20 232V 反激电流路变压器原边绕组所加的电压等于输入电压的一半 即 Uimin 116V 则原边绕组的匝数 N1 EMBED Equation 3 式中 U1 为变压器的原边电压 V 由 2 式计算得 N1 44 5 匝经实验实际取值为 45 匝 2 4 系统调试或仿真 数据分析 本文使用 Protel 进行仿真 仿真电路如图 2 17 所示 图 2 17 反激式开关电源仿真电路图 图 2 18 2 可以看出在去磁检测出现高电平后稍有延迟 MOSFET 便触发导 本科生课程设计 论文 17 通 每次触发都是在监测到去磁成功后发生的 这样便可避免