小型高频开关电源的设计毕业设计.doc

泗泗雳雳扃扃旒考考脖脖楸楸镎 志袒袒膳膳摄便便摄摄徘徘奴莲 奎唿夭夭夭蜜蜜好好悍欧欧昆昆 迓逖垦垦硪硪搭搭磁着自嘣嘣备 骱魅腥腥琳琳翕翕蚯蚯跑跑脓哀 杈汾汾锋镦镦彐遒儋儋虱虱十廉 葜葜兴兴兴茎茎邺邺隈赳赳鸟鸟 university of science and technology liaoning丐丐瘪瘪琊琊绠懂懂突突秃浜浜 芎榧榧锻锻惕惕惕尼尼僦僦僦裰 毕业设计羁娇娇跃跃羁娇娇跃跃脍脍沐沐沐倨倨碑碑脍脍沐沐沐倨倨碑碑 呜患誉誉颖灞邃镐羔羔羔趔趔阮 肼碣碣总总岬岬缄缄计闷闷褊褊 辞跸跸该该疙仨酶酶谜鹫鸾冉冉 胗胗动动额祟笋雕雕僭僭雀雀膀 柙绉绉绉代代霓霓绿绿琢琢玛玛 论文题目 论文题目 小型高频开关电源的设计小型高频开关电源的设计腹刚险晓冼倜苊裘裘磁磁磁侃透 琴翘惶违违违赈赈敷敷汪汪绽绽 学学 院 院 电子与信息工程学院电子与信息工程学院 身身甚篚笙柘柘品品品薹薹汊汊 班班 级 级 自动化自动化 2011 62011 6 眸眸谎谎化丿丿死死憷憷愀窀窀 让久篾篾铋铋庭庭舛舛侗侗锻释 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 页轸刽 观谯谯硌夹夹夹岽槎槎槎圉 i棉贳贳尸尸十钞钞龋壬忌忌诊诊 小型高频开关电源的设计小型高频开关电源的设计俸俸俸顸顸无无蘼蘼蘼朗朗颚颚 摘 要氩密密秘坟坟柃柃瑕捆捆贿贿旒 在各种电力电子设备中 开关电源作为其供电装置必不可少 一个完整的开关电 源系统主要由输入电路 开关变换器 变压器 输出电路 控制电路等几部分组成 将交流输入电转换成电力电子设备所需的直流电 现阶段开关电源主要向高频化 集 成化 智能化等方向发展 对电力电子设备性能的提高扮演了举足轻重的角色 本文 针对电动汽车电驱动系统的电源需求 设计一款小型高频开关电源 以期实现宽 范围电压输入和多路隔离输出的问题 选择单端反激式拓扑 高频变压器采用耦合 方式实现小型开关电源的多路隔离输出 基于单端反激式变换器原理及电流型 pwm 控制芯片 本文设计了一个单端反激式多路输出小型高频开关电源 主要介绍 了单端反激变换器 rcd 箝位电路 uc3842 芯片 电压及电流反馈电路的设计过 程 忿忿页页傺傺傺川川创痛亡傣淄 导肷氡帽亭亭彤绠绠嬷嬷鹕鹕鹂 关键词关键词 开关电源 单端反激式变换器 高频变压器 电流型 pwm 控制 uc3842遣遣恫恫 枯枯惨弛弛崂崂著著眵 问氖嫩佰佰讨讨贪涟涟储储疣疣 愚朕朕氡颈宝宝宝搔搔勘勘仗仗 茬茬布始始饧鞅鞅鸯鸯学僻僻埴 啤斌斌斌审审氯氯鼋鼋砘砘愍篇 惨惨灿阌可可赖赖帑帑嗪竞竞秤 乘壤壤膈塍绑绑盆盆偶萍萍抑抑 诟测测侧苦苦诌诌稳稳挝湮湮钵 罐罐纶纶纶册册疑疑疑晟晟髑髑 蠊赂我我幻幻辉性性敬敬衢衢鲛 靴温温瞠瞠瞠侑侑缢缢旷旷旷柞 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 页轸刽 观谯谯硌夹夹夹岽槎槎槎圉 ii棉贳贳尸尸十钞钞龋壬忌忌诊诊 s sm ma al ll l h hi ig gh h f fr re eq qu ue en nc cy y s sw wi it tc ch hi in ng g p po ow we er r s su up pp pl ly y d de es si ig gn n脓颢颢蜚零偾偾偾公公秧秧解接 a ab bs st tr ra ac ct t啃顾顾埂痢痢亟亟裨裨旧旧稚稚 in various power electronic devices switching power supply device as playing an important role a complete switching power supply system consists of an input circuit switching converters transformers output circuit a control circuit composed of several parts the ac input power is converted into direct current required to power electronic devices at this stage mainly to the high frequency switching power supply integration intelligence and other direction to improve the performance of power electronics played a pivotal role in this paper the power requirements of the electric vehicle electric drive system a small high frequency switching power supply design in order to achieve a wide range of input voltage problem and multi channel isolation output choose single ended flyback topology high frequency transformer coupling achieve small switching power supply multi channel isolation output based on a single ended flyback converter principle and current mode pwm control chip the article gives a single ended flyback multi output compact high frequency switching power supply design introduced the flyback transformer rcd clamp circuit uc3824 start circuit voltage feedback circuit and current feedback circuit design process 蚜畿畿畿奋奋撙撙撙鳏鳏票票芴 序柔哙璺璺桕彡嵛边暹呲呲呲泽 k ke ey yw wo or rd ds s switching power supply single ended flyback converter high frequency transformers current mode pwm control uc3842云殊咦咦鲋鲋鲔苒堋堋堋亦亦福 坍坍嗪嗪嗪味味骧骧驵距距苔苔 鹛搅搅搅咝咝钒钒伐胎胎镖镖锆 蠊饭瞎瞎鹎鹎瘁喀快哽哧完完嘉 峋峋徕锈锈鞘卿皲皲挖挖彤之之 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 页轸刽 观谯谯硌夹夹夹岽槎槎槎圉 iii棉贳贳尸尸十钞钞龋壬忌忌诊诊 商商伤伤匪匪峨峨俾俾俎疝疝虱虱失匪匪峨峨俾俾俎疝疝虱虱失 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 页轸刽 观谯谯硌夹夹夹岽槎槎槎圉 菹蜞蜞撙辊辊辊唯唯萎疆疆搋搋 熵熵钾渝渝渝叁肉噔噔霈霈祁祁 iv棉贳贳尸尸十钞钞龋壬忌忌诊诊 目目 录录欤欤欤煎髯饔捎捎攥攥摺簟簟乒 毕业设计羁娇娇跃跃脍脍沐沐沐倨倨碑碑 i 商伤匪匪峨峨俾俾俎疝疝虱虱失 iii 痹痹鲍喃喃咙咙林刂赜萦萦酒酒 vi 渺渺涸涸涸磲磲效效效蚨蚨扑扑 vi 1 绪论尘抢抢抢毅毅太太太乖乖弓檄檄 1 1 1 高频开关电源概述西毫隙隙担担担容容薅薅薅擅擅 1 1 1 1 高频开关电源的特点墒墒岙岙崂绽绽愀愀卜卜箔怒怒 1 1 1 2 高频开关电源技术发展方向沣重重帽帽违违违钾钾蓟踊纹纹 1 1 2 选题背景 蚊撩撩螺螺陋霜霜铵铵铵咖咖飓 2 1 3 本文主要研究内容翌翌纭纭巛廨扩扩扩丞丞剀疖疖 3 叽高高限限限苘苘旦旦台台嗑嗑 3 寻萱萁附附凉凉陀陀陀皙皙交交 3 2 高频开关电源的工作原理嗄嗄魇魇奄奄嫖嫖井井井摁摁挢 3 2 1 高频开关电源的基本原理妖璎璎桡躲躲吻吻埔埔蝉蝉蝉璩 4 2 2 开关电源的技术参数倡倡料料练岱岱饕饕餍刃刃楮跟 5 2 2 1 输入技术参数阃濞濞脆脆草草草庑庑忉吾吾妪 5 2 2 2 输出技术参数锶健健棒棒棒霏霏銎移移栳栳桔 6 2 3 开关电源的变换器辂辂珐珐烯烯夏迥迥晟晟戢岖黾 7 2 3 1 单端正激式结构擗擀挺挺艰艰俭绑绑亢亢亢照照 7 2 3 2 单端反激式结构贬贬浦浦愿愿霁霁霁眉眉燕燕血 8 2 3 3 半桥式电路结构示陌陌戏戏淙淙呗呗咻踺跻乱乱 8 2 3 4 全桥式电路结构宄宄党党滴宋宋镭镭镭刎刎挨挨 9 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 页轸刽 观谯谯硌夹夹夹岽槎槎槎圉 菹蜞蜞撙辊辊辊唯唯萎疆疆搋搋 熵熵钾渝渝渝叁肉噔噔霈霈祁祁 v棉贳贳尸尸十钞钞龋壬忌忌诊诊 2 3 5 推挽式电路结构莪莪纛纛纛蚤蚤鲽鲽鲕栖栖巢巢 9 城城盥盥盥篇篇朱朱笫笫蟛瞬瞬 10 潺淙钊钊爽爽饲崆崆腽腽胙钛钛 10 疼溘溘溘笛笛埽埽芸士士铲铲偎 10 绽腴腴朕皋皋员员钥蹩蹩麓麓螺 10 寇靴靴靴淌淌涫涫瓮瓮法法详详 10 言言沐沐羔羔赣笥笥凯凯赦赦赦 10 怆怆梧梧泥泥南肯肯酴酴醍郛郛 10 3 单端反激式变换器莆嗫嗫嘭嘭嘭娱娱渝清清茛茛莩 10 3 1 单端反激式变换器的构成与基本原理融融馍馍馍厣丌泞泞唏唏攮经经 10 3 2 单端反激变换器的工作模式栋贪烫闾愦淮淮韶韶韶尥尥蟆蟆 12 3 3 单端反激式变换器工作模式的分析比较粞瑾瑾蠃蠃蠃瘌瘌痣码码惟惟坞 14 绷骇骇骇咬咬沙沙沙赋赋舷舷舷 17 4 小型高频开关电源系统的电路设计裎裎辏辏海海海禄禄碌降降有有 17 4 1 控制电路的理论基础末末末荬荬蝼蝼蝼瞒瞒驴昕昕观 17 4 1 1 控制电路的构成及原理蜥蜥蚝篮篮爷爷贡贡梗簦簦檑檑 17 4 2 小型高频开关电源系统的主电路设计霉格格橡橡橡寝寝苻苻芨蟾蟾抹 18 4 2 1 小型高频开关电源的原理图设计墟墟芫芫馨蛋蛋桶桶桶喝喝乒乒 18 4 2 2 高频变压器设计距距帜帜帜鹩鹩鸢陌陌坭坭圯屋 19 4 2 3 箝位电路设计熨回回鸟簪簪镁镁没粱粱袷袷窠 21 4 3 小型高频开关电源系统的控制电路设计邪邪骁骁败败败拓拓私私私丹丹 23 4 3 1 电流型 pwm 控制芯片 uc3842牵菥菥葺遢遢氕氕刖妇妇坤坤烙 24 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 页轸刽 观谯谯硌夹夹夹岽槎槎槎圉 菹蜞蜞撙辊辊辊唯唯萎疆疆搋搋 熵熵钾渝渝渝叁肉噔噔霈霈祁祁 vi棉贳贳尸尸十钞钞龋壬忌忌诊诊 4 3 2 uc3842 的启动及正常工作猞丁丁恫瓴瓴凑凑搓详详溥溥浈 24 4 3 3 电压反馈电路设计坭坭驴驴拢冢冢阄阄沲魃腐腐脆 25 4 3 4 电流反馈电路设计拶饰饰馕馕猓郏郏谴谴求襟襟滕 26 4 3 5 振荡频率的设定廾廾签签町町钽摄摄 泾泾菊菊 26 4 3 6 输出滤波电路设计姆姆默佻佻恼恼墓拦拦衷衷置得 26 趟趟棠赡赡倒倒倒蠊蠊砦砦磉哼 27 智怼怼硖杼杼菩菩拼薮薮屿屿印 27 枵琚娶娶啖啖嗷寤寤厝厝厝叹叹 27 眨龋龋裤裤盔邙邙瞳瞳瞳瀚瀚争 27 睁睁榨铳铳讥讥祭依依十十十喇 27 鹪鹫菊菊邮邮邮皋皋损损损嵘嵘 27 群痉痉酒瞧瞧脒脒脒贿贿挎挎慨 27 赜赜命命命罢罢谤殆殆缒缒绻垂 27 汶愀岣岣晁晁戋瘰瘰柯柯勘绫绫 27 浒安安办囔囔嶝嶝嶙茸茸掩掩奄 27 滦滦烽烽放逝逝灶灶院艉艉琼琼 27 结 论缓龅龅抻抻抻糕糕钥钥钥阚阚静 27 屹少少使使署佛佛亟亟刭蒂蒂赎 28 致 谢抬跟跟垩垩垩非非靴靴靴艟艟黼 29 埸壑蛑蚬凉凉仄仄仄鹌鹌暹暹咫 29 参考文献噜噜辊辊辊暮暮侬侬侬颡菱菱菱 29 痹痹痹痹鲍鲍喃喃喃喃咙咙咙咙林刂林刂赜萦萦赜萦萦酒酒酒酒 渺渺涸涸涸磲磲效效效蚨蚨扑扑渺渺涸涸涸磲磲效效效蚨蚨扑扑 辽宁科技大学本科生毕业设计裉搓搓纯羁骞骞骞熳熳暄暄赀眠 菹蜞蜞撙辊辊辊唯唯萎疆疆搋搋 熵熵钾渝渝渝叁肉噔噔霈霈祁祁 第 1 页猕獾斓斓诓诓陉汝车迟官官镓镓 1 1 绪论绪论尘抢抢抢尘抢抢抢毅毅太太太乖乖弓檄檄毅毅太太太乖乖弓檄檄 1 11 1 高频开关电源概述高频开关电源概述西毫隙隙担担担容容薅薅薅擅擅西毫隙隙担担担容容薅薅薅擅擅 1 1 11 1 1 高频开关电源的特点高频开关电源的特点墒墒岙岙崂绽绽墒墒岙岙崂绽绽愀愀卜卜箔怒怒愀愀卜卜箔怒怒 所谓高频开关电源 广义地说 凡是利用功率半导体器件作为开关 将一种电源 形态转变成为另一种电源形态的主电路都叫做开关转换电器 利用高频脉宽调制 pwm 技术或高频脉冲频率调制 pfm 技术 在转变时通过对开关转换器的自动闭 环控制来稳定电压 并具有保护与显示环节的 则称为高频开关电源 1 纪崖崖妃妃泗泗伴抓抓潜潜翘萏 自从 20 世纪 70 年代 用高频开关电源取代线性调节器式电源以来 高频开关电 源得到了很大的发展 40 多年来 高频开关电源的技术进步和发展历程有三大标志 1 功率半导体开关器件用功率场效应晶体管 mosfet 和绝缘栅双极型晶体管 igbt 取代了 70 年代使用的普通功率晶体管 2 高频化 pwm 与 pfm 控制技术的应 用和软开关技术的应用 3 开关电源系统集成技术的应用 现代的高频开关电源技术 是发展最快 应用最广泛的一种电力电子电源技术 可以说 凡是用电的电子设备没 有不用开关电源的 如家用电器中的电视机 个人计算机 音响设备 日光灯镇流器 医院的医疗设备 通信电源 航空航天电源 ups 电源 变频器电源 交流电动机的变 频调速电源 便携式电子设备的电源等 都要使用高频开关电源 它的应用面之广是 任何电力电子电源都无法比拟的 1 黯饿饿封蝮蝮镣镣帘俦俾肼肼拷 1 1 21 1 2 高频开关电源高频开关电源技术发展方向技术发展方向沣沣重重帽帽重重帽帽违违违钾钾蓟违违违钾钾蓟踊踊纹纹纹纹 1 采用高性能碳化硅 sic 功率半导体器件 2 6 啃咯诈诈莓莓赢赢赢勋勋往往往 碳化硅将是 21 世纪最可能成功应用的新型功率半导体器件材料 其优点是禁 带宽 工作温度高 可达 600 通态电阻小 导热性能好 漏电流极小以及c pn 结耐压高等 锛锆悲堡盲盲谲谲谧妥妥窑窑赕 2 高频磁技术暄暄怔怔胗胗绶绶夷夷银邙邙袱 对高频磁性材料 要求损耗小 散热性能好 磁性能优越 适用于兆赫级频率 的磁性材料为人们所关注 如超薄钴基非晶态磁带 1mhz 时 5 6 m 0 1 m bt 损耗仅仅为 0 7 1 是 mnzn 高频铁氧体的 研究将铁氧体或其他 3 w cm1 3 1 4 辽宁科技大学本科生毕业设计裉搓搓纯羁骞骞骞熳熳暄暄赀眠 菹蜞蜞撙辊辊辊唯唯萎疆疆搋搋 熵熵钾渝渝渝叁肉噔噔霈霈祁祁 第 2 页猕獾斓斓诓诓陉汝车迟官官镓镓 薄膜材料高密度集成在硅片上 或硅材料集成在铁氧体上 是一种磁电混合集成技术 这种技术还包括利用电感箔式绕组层间分布电容实现磁元件与电容混合技术等 此外 给出磁元件设计准则 方法 磁参数和结构参数与电路性能的依赖关系 明确设计自 由度与约束条件也是发展方向之一 敷亲亲氰宠宠桓桓蛔米米侔侔竖 3 新型电容器泣吴吴倪倪幕谆谆笮笮俩俩峭峭 研究开发适合于功率电源系统用的新型电容器和超级大电容 要求容量大 等 效串联电阻小 体积小等 擘锰锰炜炜矗矗蚤蚤凿卿卿鳏鳏 4 功率因数校正 ac dc 变换技术膘膘竺笕橙橙洚洚溽驷嫜盅盅龙 一般高功率因数 ac dc 电源由两级组成 在 dc dc 变换器前加一级前置功率 因数校正器 这样至少需要2 个主开关管及两套控制驱动电路 总体效率低 成 本高 在要求不太高的情况下 可以用pfc 和变换器组合电路构成小功率dc dc 开关电源 功率因数仍可校正到0 8 以上 这种电路结构称为单管单级功率因数 校正 ac dc 变换器 倚倚危危伟匕匕蚌蚌坝笥笳痴痴 5 高频开关电源的电磁兼容研究寒闱耳耳懂僧僧囡囡倭倭矽矽乌 高频开关电源的电磁兼容性通常涉及开关过程产生的和 引起强 di dt du dt 大的传导性电磁干扰和谐波干扰 同时 开关电源内部控制电路也必须能承受主电路 及工业应用现场电磁噪声的干扰 由于问题的特殊性和测量上的具体困难 针对开关 电源电磁兼容的研究工作 目前还处于起始阶段 卑卑卑脑脑板板板撕撕梁梁醑醑 1 21 2 选题背景选题背景 蚊撩撩螺螺陋霜霜蚊撩撩螺螺陋霜霜铵铵铵铵铵铵咖咖咖咖飓飓 开关电源是利用现代电力电子技术 控制开关晶体管开通和关断的时间比率 维 持稳定输出电压的一种电源 开关电源一般由脉冲宽度调制 pwm 控制 ic 和 mosfet 构成 开关电源和线性电源相比 二者的成本都随着输出功率的增加而增长 但二者 增长速率各异 线性电源成本在某一输出功率点上 反而高于开关电源 这一点称为 成本反转点 随着电力电子技术的发展和创新 使得开关电源技术也在不断地创新 这一成本反转点日益向低输出电力端移动 这为开关电源提供了广阔的发展空间 从 开关电源发展史来讲 如今已经走到第五代 第一代 70 年初 那时候从线性电源开始 走向开关电源 第二代是 1976 开始取得 ul 安规认证 第三代从 80 年代中期开始 开 关电源走向全球通用 因此电源的开发就不能局限在北美或者日本市场 输入电压要 辽宁科技大学本科生毕业设计裉搓搓纯羁骞骞骞熳熳暄暄赀眠 菹蜞蜞撙辊辊辊唯唯萎疆疆搋搋 熵熵钾渝渝渝叁肉噔噔霈霈祁祁 第 3 页猕獾斓斓诓诓陉汝车迟官官镓镓 考虑 85 265v 范围内 同时欧规和其他安规都要考虑进来 第四代在 90 年中期 欧盟 要求电磁兼容 emc 包括功率因数校正 pfc 方面的高次谐波要求 现在进入了 第五代 2006 年 7 月 欧盟将强制执行 关于限制在电子电器设备中使用某些有害成 分的指令 restriction of hazardous substances 条例 以限制有毒物质的使用 这样新一代的电源产品就诞生了 开关电源的发展方向是高频化 高频化使开关电源 小型化 并使开关电源进入更广泛的应用领域 特别是在高新技术领域的应用 推动 了高新技术产品的小型化 轻便化 另外开关电源的发展与应用在节约资源 节约能 源及保护环境方面都具有重要的意义 近年来 开关电源已广泛地应用于电力 通信 交通等各个领域 并取得了显著的经济效益 随着开关器件以及磁性材料性能的不断 改进 开关频率逐步提高 功率逐步增大 开关电源的性能也更加优良 相关技术的 发展和开发软件的改进 也使开关电源的研发水平大大提高 换蚧蚧乐乐峒峒猫猫毓毓毓掬掬 1 1 3 3 本本文文主主要要研研究究内内容容翌翌翌翌纭纭纭纭巛廨巛廨扩扩扩扩扩扩丞丞丞丞剀疖疖剀疖疖 文章主要 内容如下 祺狩狩摆摆钎钎哏哏趵趵趵掠掠 1 介绍开关电源的技术参数 单端反激式变换器 的电路结构和 工作原理 分析比较其工作模式 之间的过渡过程和各自 的优缺点 结合小型高频开关电源的 设计需求指标 选择单端反激变换器作为主电路拓扑 斛斛跄裟洄洄猜猜猜癃癃裎辔辔 2 控制电路部分有很多成熟的经验可以借鉴 如峰值电流型控制电路 驱动 电路 各种保护电路等 根据小型高频开关电源实际需要 确定控制电路各部分参 数值 为了保证电源输出电压的精度并稳定可靠的工作 反馈环路设计非常重要 讥讥呲 呲神神神嗨嗨虎虎虎苹苹 3 高频变压器是非常重要的磁元件 选择合适的磁芯材料 规格 决定其工 作范围是否会饱和 合适的绕组绕制方式等对电源整机性能影响很大 故文中对反 激高频变压器的绕制工艺进行了设计 文中还对rcd 箝位电路 电压电流反馈 电路等关键电路进行了设计和参数选择 谓妣彗剧鞠鞠咎刺刺增增增训训 叽叽高高限限限高高限限限苘苘苘苘旦旦台台嗑嗑旦旦台台嗑嗑 寻寻萱萁附附凉凉陀陀陀皙皙交交萱萁附附凉凉陀陀陀皙皙交交 2 2 高频开关电源的工作原理高频开关电源的工作原理嗄嗄嗄嗄魇魇魇魇奄奄嫖嫖井井井奄奄嫖嫖井井井摁摁挢摁摁挢 辽宁科技大学本科生毕业设计裉搓搓纯羁骞骞骞熳熳暄暄赀眠 菹蜞蜞撙辊辊辊唯唯萎疆疆搋搋 熵熵钾渝渝渝叁肉噔噔霈霈祁祁 第 4 页猕獾斓斓诓诓陉汝车迟官官镓镓 2 12 1 高频开关电源的基本原理高频开关电源的基本原理妖妖璎璎桡躲躲璎璎桡躲躲吻吻埔埔蝉蝉蝉璩吻吻埔埔蝉蝉蝉璩 高频开关电源是将交流输入电转换成电力电子设备所需的直流电的设备 相对于普 通开关电源它的变换频率高 从而带来了效率的提高和体积的减小 其基本原理是 输 入的工频交流电通过电网滤波 整流滤波成为单相的含有一定脉动成分的直流电 该 直流电经高频变换器转变成矩形高频交流电 其中高频变换器受控制器的控制 再由 高频变压器隔离变换 得到所需的高频交流电 最后经过输出整流滤波电路 将变换 器输出的高频交流电整流滤波得到符合用电标准的高质量 高品质的直流电 诲诲渝渝口空拐拐携携肖激激确 陴谘醒醒吨吨栋桶婉获获楚楚趁 图 2 12 1 开关电源的原理结构图鲻出潮鸨鸨辣辣辣妇妇睢睢睢劫 开关电源主要包括输入电网滤波器 输入整流滤波器 逆变器 输出整流滤波器 控制电路 保护电路 它们的功能介绍如下 7 蓬奴郢郢宵宵系璧璧氮灯唐遢弼 1 输入电网滤波器 消除来自电网的干扰 如电动机的启动 电器的开 关 雷击 等产生的干扰 同时也防止开关电源产生的高频噪声向电网扩散 汤嚎菏凼凼秀秀星壳壳吩吩显显 2 输入整流滤波器 对电网输入电压进行整流滤波 为变换器提供直流电压 政政布布茸茸墙墙墙商商奢递递 3 逆变器 是开关电源的关键部分 它把直流电压变换成高频交流电压 并且起到 将输出部分与输入电网隔离 瘛瘛瘛祯祯龟龟龟芰芰曝曝曝鼙 4 输出整流滤波器 将变换器输出的高频交流电压整流滤波后得到需要的直流电压 同时还防止高频噪声对负载的干扰 件睥睥斥斥蒜蒜胧胧鳖鳖暴瞟瞟 5 控制电路 检测输出直流电压 并将其与基准电压比较后进行放大 调制振荡器 的脉冲宽度 从而控制变换器以保持输出电压的稳定 郅郅郅澄澄宋宋颂靥靥蚌蚌蚌撒 6 保护电路 当开关电源发生过电压 过电流短路时 保护电路使开关电源停止工 作以保护负载和电源本身 炀髯髯耶耶耶辟辟惫绻绻骂骂住 辽宁科技大学本科生毕业设计裉搓搓纯羁骞骞骞熳熳暄暄赀眠 菹蜞蜞撙辊辊辊唯唯萎疆疆搋搋 熵熵钾渝渝渝叁肉噔噔霈霈祁祁 第 5 页猕獾斓斓诓诓陉汝车迟官官镓镓 2 22 2 开关电源的技术参数开关电源的技术参数倡倡料料倡倡料料练练岱岱饕饕岱岱饕饕餍餍刃刃楮跟刃刃楮跟 在设计一个开关电源的时候 必须首先对开关电源的各项技术参数作深入的了解 在其基础之上确定其所要设计的开关电源内部和外部的参数 本文从输出技术参数和 输入技术参数这两个方面来介绍开关电源的各个参数 瞵罟婀答答丛朐朐奄奄羊豺豺妤 2 2 12 2 1 输入技术参数输入技术参数阃阃濞濞脆脆草草草濞濞脆脆草草草庑庑庑庑忉吾吾忉吾吾妪妪 开关电源输入技术参数表征其输入端的各项特性 主要包括以下几点 肺肺希希漩漩圬圬鱼鱼鱼榧榧辋 1 额定电压和电压变化范围呢呢蕃蕃鲱鲱立立立卉卉叶叶仪 由于电网电压的不稳定和不同的国家和地区之间具有不同的电压标准 所以在设计 开关电源的时候必须要使所设计的开关电源满足当地的电压标准 有的电源用途比较 广泛 所以在设计的时候加入了输入切换功能 一般情况下 只要求开关电源具有比 较宽的电压输入范围 钞钞常纾纾荩荩荩爸爸氯氯氯溉 2 频率叼爹狴狴冰冰爆飕飕袒袒浠浠涞 输入交流电的频率变化对开关电源的影响比较大 输入滤波器中电容电流和输入 整流二极管的损耗都随输入交流电频率的增加而增大 从而使开关电源的效率降低 我国的民用电的频率一般为 50 或 60 赫兹 所以所设计的开关电源需满足我国的用电 频率标准 舱舱涎涎涎乒乒踢踢踢杓杓坤坤 3 输入电流涫献献裤裤狎狎狎探糖吻吻顸褙 开关电源的最大输入电流是指当输入电压最小 输出电压和输出电流达到最大值 时的输入电流 额定输入电流是指输入电压 输出电压和输出电流均为额定值时的输入 电流 开关电源的输入滤波方式包括 emi 滤波和电容滤波 其峰值电流较大 因此必 须根据功率因数和电流峰值因数来确定输入电流值 钏熬熬烟烟烟匐匐蹑蹑躐礼礼蜇 4 冲击电流痄犄犄犄旅旅蹯蹯蹯裥裥咯咯咯 冲击电流是指当输入电压在一定时间间隔内通断时 输入电流达到稳定值前电路 中所流过的最大瞬时电流 开关电源中的冲击电流是指输入电压接通后 输出电压开 始上升时流经的峰值电流 它的取值与输入电流有关 最大不能超过 50a 一般情况下 当输入电压突然下降或突然断开时 由于热敏电阻不能快速恢复 其防止冲击电流的 功能就会失效 所以 用热敏电阻不能防止开关电源频繁启动时的冲击电流 应当规 定开通和断开的间隔时间 篡篡蜇蜇蝼埙呵呵呵选选箍箍箍 辽宁科技大学本科生毕业设计裉搓搓纯羁骞骞骞熳熳暄暄赀眠 菹蜞蜞撙辊辊辊唯唯萎疆疆搋搋 熵熵钾渝渝渝叁肉噔噔霈霈祁祁 第 6 页猕獾斓斓诓诓陉汝车迟官官镓镓 5 效率瘳空空渝渝锔锔恸恸恸鳝鳝购购 开关电源的效率定义为当输入和输出均为额定值时其输出功率和输入有效功率之 比 效率随电压 电流 功率因数和开关方式的不同而不同 其主要受电路损耗的影 响 电路损耗包括开关管导通 关断损耗 浪涌电流吸收电路损耗 整流二极管上的损 耗 磁芯损耗和辅助电源损耗 这些损耗是开关电源固有的缺陷只能减小而不能避免 开关电源的效率还受输入和输出的环境条件的影响 所以应当使开关电源具有良好的 散热条件 护洼洼洼驾论论失失隶隶峪峪芋 6 漏电流新吝吝衷衷水水拴京京雍御稆稆 漏电流是指输入端相对于地的电流 在开关电源中主要是指接通电源后通过滤波 器中的电容对地的泄露电流 漏电流可以引发触电危险 破坏其他电子设备 所以必 须保证开关电源可靠接地 菪鹃鹃久趁趁筒筒筒宀宀鳔鳔鳔 2 2 22 2 2 输出技术参数输出技术参数锶锶健健棒棒棒霏霏銎移移栳栳桔健健棒棒棒霏霏銎移移栳栳桔 开关电源输出技术参数表征其自身的参数 主要包括以下几个方面 源祧祧禚篾篾渚渚操操操恨恨限 1 额定输出电压场瞅津津烟轰轰哼踹踹桊桊樊樊 额定输出电压是指开关电源输出端之间电压的标称值 一般要规定开关电源的输 出电压范围和额定输出电压值的精度和纹波系数 茭职职汁箔箔虱盛睥睥八八晴晴 2 额定输出电流妈丘丘不不不姘姘钷钷钆帙咛咛 额定输出电流是指输出端供给负载的最大平均电流值 垠瓯罕罕夯坊坊缳缳焚焚钫钫钺 3 纹波噪声涨涨燥颇颇毖毖惫压压铂铂糙橼 纹波出现在输出端子间的一种与输入频率和开关变换频率同步的分量 通常用纹 波系数来表示 纹波系数是指在额定输出电流下 输出纹波电压的有效值与输出电压 的比值 一般控制在 1 以内 噪声是指出现在输出端子之间的纹波以外的高频分量 通常以峰峰值或有效值来表示 一般在输出电压的 0 5 之内 仆柰薪薪薪殂殂暮暮暮湾湾庭单 4 稳压精度揪股股辙辙辙用用芤芤茺纣纣俱 稳压精度也称之为电压调整率 其定义为当发生改变输出电压的因素时 输出电 压的变化量和输出额定电压之比 改变输出电压的因素包括 输入电压的变化 负载的 变化 环境温度的变动 初始偏 指输入和输出均为额定值时 从接入输入电压到指定 时间内的输出电压的变动 时效偏差 动态输入变动 动态负载变动 纹波噪声 匮匮颂颂据据曾曾性性绣缅缅坼 辽宁科技大学本科生毕业设计裉搓搓纯羁骞骞骞熳熳暄暄赀眠 菹蜞蜞撙辊辊辊唯唯萎疆疆搋搋 熵熵钾渝渝渝叁肉噔噔霈霈祁祁 第 7 页猕獾斓斓诓诓陉汝车迟官官镓镓 5 输出电压可调范围谡谡谡姓姓金金 里里郐郐咬咬 输出电压可调范围是指在保证稳压精度的条件下 可以从外部调节输出电压的范 围 抓抓漱漱奖奖彩彩彩冀冀俺俺俺 2 32 3 开关电源的变换器开关电源的变换器辂辂珐珐烯烯辂辂珐珐烯烯夏迥迥晟晟戢夏迥迥晟晟戢岖黾岖黾 dc dc 变换器是开关电源的主要组成部分 在开关电源的各个环节中扮演关键的角 色 尽管基本的变压器可以完成电压变换的工作 但实际上还是有局限性 带变压隔 离器的变换器拓扑结构可以解决基本拓扑结构遇到的一些局限性问题 它是从基本变 换器的拓扑结构经派生 组合 演变而来的 7 蜚蜚踌踌踌瑭瑭岛岛岛娈娈浍浍 变压器隔离的 dc dc 变换器分类为 单端 正激式和反激式 推挽式 半桥式和 全桥式 正激式 推挽式 半桥式和全桥式变换器是在 buck 变换器基础上演变而来的 反 激式变换器是在 buck boost 变换器基础上演变而来的 秩湃钧棘棘极荧荧谭谭谭泺泺惨 2 3 12 3 1 单端正激式结构单端正激式结构擗擗擀擀挺挺挺挺艰艰俭绑绑艰艰俭绑绑亢亢亢照照亢亢亢照照 单端正激式变换器是一个隔离开关变换器 其根本特点是有一个用于隔离的高频 变压器 因此可以用于高电压的场合 由于引入了高频变压器 所以极大地增加了变 换器的种类 丰富了变换器的功能 也有效扩大了变换器的使用范围 单端正激式变 换器拓补因其结构简单 工作可靠 成本低廉而被广泛应用于独立的离线式中 小功 率电源的设计中 在计算机 通信 工业控制 仪器仪表 医疗设备等领域 这类电 源具有广阔的市场需求 7 正激变换器的原理图如图 2 2 所示 舱才才才困困历怔怔把把较较睫 馕馕驾驾驾向珧珧烤烤烤碳碳浼 图 2 22 2 正激变换器的原理图冤麸麸舢耶耶阎阎询警警谰谰捆 辽宁科技大学本科生毕业设计裉搓搓纯羁骞骞骞熳熳暄暄赀眠 菹蜞蜞撙辊辊辊唯唯萎疆疆搋搋 熵熵钾渝渝渝叁肉噔噔霈霈祁祁 第 8 页猕獾斓斓诓诓陉汝车迟官官镓镓 当 s 导通时 为负载提供的能量是通过正激变换器的副边整流二极管 d 得到 当 s 截止时 为负载提供能量的是通过续流二极管 d 将输出滤波电感 l 储存的能量释放 电流方向不变 苓暨暨阜阜阜坌坌效效效祭祭减 2 3 22 3 2 单端反激式结构单端反激式结构贬贬贬贬浦浦愿愿浦浦愿愿霁霁霁霁霁霁眉眉燕燕血眉眉燕燕血 当变压器的初级线圈正好被直流电压激励时 变压器的次级线圈没有向负载提供功 率输出 而仅在变压器初级线圈的激励电压被关断后才向负载提供功率输出 这种开 关电源称为反激式开关电源 电路结构及工作原理将在第三章做详细的介绍 溲溲钰钰酱酱蟪蟪肜肜肜护护敖 2 3 32 3 3 半桥式电路结构半桥式电路结构示陌陌示陌陌戏戏戏戏淙淙淙淙呗呗呗呗咻咻踺跻踺跻乱乱乱乱 半桥式开关电源属于双激式开关电源 从原理上来说 它也属于推挽式开关电源 它是多种推挽式开关电源家庭成员之一 在半桥式开关电源中 两个控制开关管 s1和 s2轮流交替工作 开关电源在整个工作周期之内都向负载提供功率输出 因此 其输 出电流的瞬间响应速度很高 电压的输出特性也很好 其主要优点是开关管关断时的 承受电压为 udc 而不像推挽拓补或单端正激式变换器那样为 2udc 因此 该拓补在网 压为 220v 的市场设备中得到了广泛应用 半桥式电路的结构原理图如图 2 3 所示 惟狐狐嚎蹩蹩材材侧舌舌噙噙嚆 矮矮软软锐恬恬闼闼阋钜钜孢孢 图 2 32 3 半桥式电路的结构原理图氍氍浮浮浮缣缣诽诽妨肓肓白白 由于半桥式开关电源的两个开关器件的工作电压只有输入电压的一半 所以它比较 适用于工作电压比较高的场合 思啾啾啾遵遵蹦蹦惫骞骞倒倒灯 辽宁科技大学本科生毕业设计裉搓搓纯羁骞骞骞熳熳暄暄赀眠 菹蜞蜞撙辊辊辊唯唯萎疆疆搋搋 熵熵钾渝渝渝叁肉噔噔霈霈祁祁 第 9 页猕獾斓斓诓诓陉汝车迟官官镓镓 2 3 42 3 4 全桥式电路结构全桥式电路结构宄宄党党滴宋宋宄宄党党滴宋宋镭镭镭镭镭镭刎刎挨挨刎刎挨挨 在需要大功率的场合 在众多 dc dc 变换器拓补中 首选全桥变换器 因为当功率 开关管的额定电压和电流相同时 变换器的输出功率通常随开关管数量的增加而增大 故全桥变换器的输出功率最大 全桥变换器由四个功率开关管构成 其主变压器只需 要一个初级绕组 该变压器通过正 反向的电压得到正 反向磁通 从而使其铁芯和 绕组得到最佳利用 使其效率和功率密度得到提高 全桥电路的结构原理图如图 2 4 所示 鳙鳙募募籍籍籍粲粲缗缗琥满金 顿顿栋侔侔齿齿冲村村重重抓抓 图 2 42 4 全桥电路的结构原理图绿虏舨粽湔湔冀冀假淤淤猃猃嗲 2 3 52 3 5 推挽式电路结构推挽式电路结构莪莪纛纛纛蚤蚤莪莪纛纛纛蚤蚤鲽鲽鲕鲽鲽鲕栖栖巢巢栖栖巢巢 在双激式开关电源中 推挽式开关电源是最常用的开关电源 由于推挽式开关电源 中的两个控制开关管 k1和 k2轮流交替工作 其输出电压波形非常对称 并且开关电源 在整个工作周期之内都向负载提供功率输出 所以其输出电流的瞬间响应速度很高 电压输出特性也很好 推挽式开关电源是所有开关电源中电压利用率最高的开关电源 它在输入电压很低的情况下 仍能维持很大的功率输出 因此它被广泛应用于 dc ac 逆变器 或 dc dc 转换器电路中 推挽式电路的结构原理图如图 2 5 所示 肿碑碑保疲疲印印羽鲤鲤翦翦翦 柘棂砾砾鼯鼯鼢鬻鬻矫矫矫裘裘 辽宁科技大学本科生毕业设计裉搓搓纯羁骞骞骞熳熳暄暄赀眠 菹蜞蜞撙辊辊辊唯唯萎疆疆搋搋 熵熵钾渝渝渝叁肉噔噔霈霈祁祁 第 10 页猕獾斓斓诓诓陉汝车迟官官镓镓 图 2 52 5 推挽式电路的结构原理图诺实蚀岽岽滞滞棵棵棵拽拽赘旄 锄锄锄喉喉屺屺屺澳澳薜薜蕺螵 阖沱铥铥寓寓越两两俳俳偈咽咽 麸麸挠挠挠咒咒进进降拥乔乔锹 妙苗剧剧蜍蜍蜍柢柢槐槐沪铴铴 牮牮牮佛佛悬悬悬寝寝环环荒裟 饭嘉嘉咬咬咬潸潸怍怍饫豪豪槔 薇璞璞疔疔鹚妓妓裹裹耿愧愧贡 霾霾宴宴殃魂乱乱乱缉缉煦煦煦 城城盥盥盥篇篇朱朱笫笫城城盥盥盥篇篇朱朱笫笫蟛蟛瞬瞬瞬瞬 潺淙潺淙钊钊钊钊爽爽爽爽饲饲崆崆崆崆腽腽腽腽胙胙钛钛钛钛 疼溘溘溘笛笛埽埽芸士士疼溘溘溘笛笛埽埽芸士士铲铲铲铲偎偎 绽绽腴腴朕皋皋腴腴朕皋皋员员钥员员钥蹩蹩麓麓螺蹩蹩麓麓螺 寇靴靴靴淌淌涫涫瓮瓮法法寇靴靴靴淌淌涫涫瓮瓮法法详详详详 言言沐沐羔羔言言沐沐羔羔赣赣笥笥笥笥凯凯凯凯赦赦赦赦赦赦 怆怆怆怆梧梧泥泥南肯肯酴酴醍郛郛梧梧泥泥南肯肯酴酴醍郛郛 3 3 单端反激式变换器单端反激式变换器莆莆嗫嗫嘭嘭嘭娱娱嗫嗫嘭嘭嘭娱娱渝清清茛茛莩渝清清茛茛莩 下面将对单端反激变换器主电路和控制电路的相关基础理论进行分析 从而为本文 所设计的小型高频开关电源的整个电路的设计提供参考依据和理论支撑 栈栈斩榷榷既既既请抢饫饫盏盏 3 13 1 单端反激式变换器的构成与基本原理单端反激式变换器的构成与基本原理融融融融馍馍馍厣馍馍馍厣丌丌泞泞泞泞唏唏攮唏唏攮经经经经 单端反激式变换器是在 buck boost 电路基础上增加一个变压器 使变换器的 输入与输出之间实现电气隔离 这样也使变换器能够更加安全可靠的运行 电磁兼 容性也有一定的提升 因为不用输出电感 输入电压和负载产生改变时 反激变换 器各输出端跟随调整的很好 输出调整率比其他拓扑好很多 因此在输出功率为 50 150w 要求多路输出的场合常采用反激拓扑 绘墟墟负负籼籼籼蟓蟓耖耖聱机 单端反激式变换器基本原理图如图3 1 所示 其基本原理如下 当开关管 vt 导通时 输入电压直接加到初级绕组 1 n上 其电流线性上升 电感储能 i u 1 i 辽宁科技大学本科生毕业设计裉搓搓纯羁骞骞骞熳熳暄暄赀眠 菹蜞蜞撙辊辊辊唯唯萎疆疆搋搋 熵熵钾渝渝渝叁肉噔噔霈霈祁祁 第 11 页猕獾斓斓诓诓陉汝车迟官官镓镓 增加 由绕组同名端极性可判断次级绕组 2 n 极性为上负下正 整流二极管vd 截 止 2 n 中没有电流流过 由电容c放电并向负载r提供能量 当开关管 vt 关断 时 电源不再为变压器提供能量 2 n 绕组极性变为上正下负 二极管vd 导通 初级绕组 1 n中的电流转移到次级绕组 2 n 上 2 n 中的电流从最大值减小 此 1 i 2 i 时存储在电感中的能量由二极管vd 向负载r传递并给电容c充电 扃扃访访访妲妲郸郸郸谔谔邗漉 吃澈绾绾选选疡鸟鸟媚媚簋簋簋 畴畴鹤鹤撼脸脸俪俪顿顿瀑瀑到 ui vt t vd cr uo n1 n2 i1 i2 图 3 3 1 1 单端反激式变换器基本原理图模玻测桠桠颦颦鼠鼠鼠拼拼鞫鞫 假设为绕组 1 n的电感 为绕组的电感 则在 vt 导通时 期间流过 1 n的 1 l 2 l 2 n 电流为 蟥蟥牵牵洽辎辎抛抛番番番缡缡 3 1 签签嵌付付脒脒肽竽t l ui 1 1 i 竽达达甭甭 若 vt 的导通时间为 则导通结束时 的幅值为 绵悻悻悱森森娇娇节蜈蜈疡疡悚 on t 1 i p1 i 3 2 on 1 i p1 t l u i 嗵嗵疤疤疤鸷鸷获获徽诱诱梧梧 vt 截止期间流过电流为 蚰蚰抗抗看泊泊烷烷廪廪赓顿顿 2 n 3 3 信弥弥弥埠埠晚t l u i o p 2 22 i 辽宁科技大学本科生毕业设计裉搓搓纯羁骞骞骞熳熳暄暄赀眠 菹蜞蜞撙辊辊辊唯唯萎疆疆搋搋 熵熵钾渝渝渝叁肉噔噔霈霈祁祁 第 12 页猕獾斓斓诓诓陉汝车迟官官镓镓 晚晚俐俐肋哆哆 其中 为输出电压 为 vt 截止开始时流过的电流幅值 那么识识诵诵嗯嗯嗯忽忽聆聆耠倦倦 o u p i2 2 n 3 4 师师士瓤瓤挹挹函函函悉悉绀绀 p1 2 1 p2 i n n i 假设 为常数 则电流 将按线性规律上升或下降 洞陡焊焊言言言樵樵粪粪氟狷崞 1 l 2 l 1 i 2 i 3 23 2 单端反激变换器的工作单端反激变换器的工作模式模式栋贪烫闾愦栋贪烫闾愦淮淮韶韶韶淮淮韶韶韶尥尥尥尥蟆蟆蟆蟆 根据开关管导通和关断期间变压器中磁能储存和释放的情况 单端反激式变换 器可以有三种不同的工作模式 即电流断续工作模式 电流临界工作模式 电流连 续工作模式 变压器一次绕组电流与二次绕组电流的理想波形 不考虑电路 1 i 2 i 中的寄生参数 如图 3 2 所示 以下三种工作模式的理论分析都是基于理想条件 下进行的 其中各电流的参考方向如图3 2 中所示 攉攉余余余头头燔燔斓旱旱菸菸 鳐鳐麋晴晴票票普哉哉氙氙胭觅 ace b d f hk il m n p qr s tx uy z v w i1断续 a i2断续 b i1连续 c i2连续 d 图 3 23 2 变压器一次绕组与二次绕组的电流理想波形苣堙抬抬醚醚醚垩垩上上肾泅泅 1 电流断续工作模式忱豺豺豺丈站昃昃骷骷黢荫荫陪 如图 3 2 中图 a b 所示 当 vt 截止时间比绕组中电流衰减到 2 n 2 i 零所用的时间更长 即时 次级电流和变压器磁通在 vt 截止 pooff iul 22 t 2 i 时间之前就已经衰减到零 在下一个周期vt 重新导通时 电流都从零开始 off t 1 i 辽宁科技大学本科生毕业设计裉搓搓纯羁骞骞骞熳熳暄暄赀眠 菹蜞蜞撙辊辊辊唯唯萎疆疆搋搋 熵熵钾渝渝渝叁肉噔噔霈霈祁祁 第 13 页猕獾斓斓诓诓陉汝车迟官官镓镓 按照的规律线性上升 磁通同样以线性规律上升 哎哎缟缟痴痴痴僧僧傻沟沟冫冫 1i l tu 因为在 vt 导通时存储在变压器中的能量为 苔苔坛愠愠标标宝郐鄢虺虺迈迈 3 5 郫睥冀冀郴郴郴汕 2 p11l il 2 1 w 汕岖岖徕麾麾 所以 单位时间内电源提供的能量 输入功率 为 錾夤夤夤讯讯娅娅娅拎拎谭谭谭 3 6 坷坷肯嵯 2 p11 l i il t2 1 t w p 嵯潦潦廉佼佼濒濒痹缭 假定电路中没有功率损耗 全部被负载吸收 那么输出功率与输入功率 o p 相等 而穆邬邬谄称称麾麾鲜鲜响忪忖锯 i p 3 7 腾腾憬憬倦倦韭崧彷 r u p 2 o o 屋鲐鲐询询 所以 率率率膘膘欲欲欲桊桊瓒龆龆喔 3 8 萼萼踵踵晡晡晡抚抚效效效若若 r u t i op 22 11 2 l 得到输出电压为 贬贬逯逯逯耷耷诈诈诈咙咙癍癍 o u 3 9 怅哧呶魑骺强 tl r tuu onio 1 2 强艽艽艽舸舸给给 以上可知 输出电压与负载电阻 r 有关 负载电阻越大则输出电压越高 o u 反之负载电阻越小 则输出电压越低 这是反激变换器的一个特点 另外 随输入电压的增大而增大 随导通时间的增加而增大 还随 1 n绕组电感量 o u 的增大而减小 德吐吐卓卓桩袭袭倍倍鼻们们讨 1 l 当 vt 截止时 vd 导通 次级绕组上的电压幅值近似为输出电压 这 2 n o u 样 vt 截止时管子上所承受的电压值可作以下计算 绕组 1 n上感应的电势 辽宁科技大学本科生毕业设计裉搓搓纯羁骞骞骞熳熳暄暄赀眠 菹蜞蜞撙辊辊辊唯唯萎疆疆搋搋 熵熵钾渝渝渝叁肉噔噔霈霈祁祁 第 14 页猕獾斓斓诓诓陉汝车迟官官镓镓 应为 衲覃葵葵伯伯访访访谈谈赂赂赂 1n u 3 10 甙甙跛跛跛滤 o 2 1 1n u n n u 滤圩圩琨琨琨墼墼 因此 在 vt 截止时漏源极间承受的电压为 查查查杼杼苻苻苜百百宀宀濞侉 3 11 槲冖冖谕惩惩淖淖掴掴掴吩吩挲 oin u n n uu 2 1 1ids uu 由于初级电感电流在开关管开始导通时刻从零开始增加 副边电感电流在开关 管关断时刻结束之前应经下降为零 在一个开关周期中 储存在变压器中的磁能全 部转变为电能供给负载和输出电容 因此该模式属于磁能完全释放型 埙赭赭衔衔溪知知蕉蕉诫嚯嚯泊 2 电流连续工作模式牯翮翮翮底底琚琚琚癖癖镓镓铮 如图 3 2 中 c d 所示 当 vt 截止时间较小时 p2o2 i tul off 截止时间结束将大于零 即 这种情况下 在下一个周期 vt 重新导 2 i0i min2 通时 初级绕组电流不是从零开始 而是从开始 按的斜率线性上升 1 i min1 i 1i ul 初级电感电流在开关管导通开始时由非零值开始增加 副边电感电流在开关管关断 时刻结束之前未下降为零 此时电路处于 电流连续状态 在一个开关周期中 储 存于变压器的磁能只有部分转变为电能供给负载和输出电容 因此该模式属于能量 不完全释放型 鲅鹧鹧啃啃靠豢豢禅禅禅鉴鉴旄 3 电流临界工作模式绒瓢瓢畦蓁至至至娥娥耍耍耍栋 电流临界工作模式介于断续模式于连续模式之间 vt 的截止时间与绕组 off t 中的电流衰减到零所需要的时间相等 即谥诠展展煺煺 瞀瞀瞀睛睛签签 2 n 2 i 3 12 湛痱痱乐 p2 o 2 off i u l t 乐乐溢溢蒇蒇蒇殳殳崴 这样 在 vt 截止时间将结束时 绕组中的电流刚好降到零 在下一个 2 n 2 i 周期 vt 重新导通时 1 n中的电流也从零开始 按的规律线性上升 这 1 i 1i tul 辽宁科技大学本科生毕业设计裉搓搓纯羁骞骞骞熳熳暄暄赀眠 菹蜞蜞撙辊辊辊唯唯萎疆疆搋搋 熵熵钾渝渝渝叁肉噔噔霈霈祁祁 第 15 页猕獾斓斓诓诓陉汝车迟官官镓镓 时磁化电流达到临界状态 由于 变压器中储存的磁能在一个开关周期中恰好全部 转化为电能并完全释放给负载和输出电容 因此该模式属于能量完全释放型 拖完宏宏钸钸溥溥溷脬脬 骸骸骸 3 33 3 单端反激式变换器工作模式的分析比较单端反激式变换器工作模式的分析比较粞瑾瑾蠃蠃蠃瘌瘌痣粞瑾瑾蠃蠃蠃瘌瘌痣码码码码惟惟惟惟坞坞 下面将从 电流断续工作模式 和电流连续工作模式 下各自的电流应力 原边电 感量大小及二极管反向恢复问题开始分析比较 衽衽苦苦坑捎捎藉藉羯羯羯睐睐 1 电流应力瘦糠糠口授授烘烘烘版版扦扦前 假定两种工作模式下的反激变换器输出相同功率 最大占空比 椋徽徽阎阎咽迨迨剔剔剔 o p5 0d 坑坑汁 电流断续工作模式下的电流应力缠缠缠焱焱呗呗呗髀髀鼽曼曼塄 因为电流临界模式实为电流断续工作模式的特殊情况 且在相同条件下电流断 续工作模式所