开关电源课程设计报告

1、.电力电子课程设计报告题目：开关电源课程设计专业： 电气自动化班级： 电气 1012姓名学号 :日期：2011年 11 月 16 日一、设计要求;.（ 1）输入电压： AC220 10%V（ 2）输出电压 : 12V（ 3）输出功率 :12W（ 4）开关频率 : 80kHz二、反激稳压电源的工作原理;.图 2-1 反激稳压电源的电路图三、 反激电路主电路设计(Vdc 1)Ton (Vo 1) Np Tr（ 3-1）Nsm1. 反激变压器主电路工作原理反激式变换器以其电路结构简单 , 成本低廉而深受广大开发工程师的喜爱 , 它特别适合小功率电源以及各种电源适配器 . 但是反激式变换器的设计难点是

2、变压器的设计 , 因为输入电压范围宽 , 特别是在低输入电压 , 满负载条件下变压器会工作在连续电流模式 (CCM),而在高输入电压 , 轻负载条件下变压器又会工作在不连续电流模式 (DCM);另外关于 CCM模式反激变压器设计的论述文章极少 , 在大多数开关电源技术书籍的论述中 , 反激变压器的设计均按完全能量传递方式 (DCM;.模式 ) 或临界模式来计算 , 但这样的设计并未真实反映反激变压器的实际工作情况 , 变压器的工作状态可能不是最佳 . 因此结合本人的实际调试经验和心得 , 讲述一下不完全能量传递方式 (CCM) 反激变压器的设计 .反激电路原理图StotoffOtuSUitOi

3、StOiV DtO反激电路的理想化波形1）工作过程：S 开通后， VD处于断态， W1绕组的电流线性增长，电感储能增加；S 关断后，W1绕组的电流被切断， 变压器中的磁场能量通过W2绕组和 VD向输出端释放。反激电路的工作模式：;.BBSBROH图8-18磁心复位过电流连续模式：当S 开通时， W2绕组中的电流尚未下降到零。输出电压关系：电流断续模式：S 开通前，W2绕组中的电流已经下降到零。输出电压高于式（8-3 ）的计算值，并随负载减小而升高，在负载为零的极限情况下， . 因此反激电路不应工作于负载开路状态。;.2. 设计原则和设计步骤变压器设计步骤：1）计算原边绕组流过的峰值电流。2）求

4、原边绕组电感。3）选择磁心尺寸。4）计算气隙。5）原边绕组匝数计算。6）副边绕组匝数计算。7）副边绕组线径。8）辅助绕组设计。（ 1） 变压器设计包括磁芯参数计算和选型；绕组匝数的计算和选线。1.总输出功率P0=12V 1A=12WP0=12W2.估算输入功率=75% P=16W0.753.直流输入功率AC 220V 10%V in=AC 220 (1-10%) 1.414=DC 280VV in=AC 220 (1+10%) 1.414=DC 342V;.4 输入电流I in= Pin=16W=0.057AVin280VI in= Pin=16W=0.047AVin342V反激电路1）计算原

5、边绕组流过的峰值电流IPP =1/2LIf（ 1.1）0p2ave设电路工作在不连续状态V in =L p I Pt ont on =Dmax Ts得 V in =L pI P（ 1.2）DmaxTs式（ 1.1）与（ 1.2）之比为P02I P）=（ 1/2L pI avef ） /（ L pVinDmaxTs令 I ave=I p2P0得 Ip=Vin D max令 D max =0.4S212得 I p=0.19A2800.4S2） 求原边绕组的电感值PVin Dmax TsVin t onL =I p=I p=2800.45=8.29mm0.1980103APP=(6.33L p Ip

6、dw 2) 108-44B=1/2BS=1/2 3900GS=1950GSA P=A e*A w 40.96mm2 78.08mm21/2L pI p2=1/2BHVGVG= A e*l g(cm2);.lg= LpIp 2=0.024m2B 2 Aelg =1/20.024=0.0123）选择磁心尺寸。4）计算气隙。5） 原边绕组匝数Nd=V indTLdI=V indT8.2910 30.19N P=10419501040.41=197 匝6） 副边绕组匝数计算V O+V D =V inD maxNs*1DmaxN p(VOVD )(1Dmax ) NpN=Vin Dmax=11.8 12

7、7） 副边绕径电流密度大约4.3A/mm 21A （ 4.3A/mm 2）=0.23 mm 2N4 股选择多股绞线每股 d=0.3mmN* * （ 0.3 ）2 =0.23 mm224* * （ 0.3 ） 2*4.3 A/mm 2=1.2A2d=0.2mm8）辅助绕组设计。（ 2）输出电容的设计（ 3）设计数据变压器：原边 T1T2副边 t1t2匝数197 匝197 匝12 匝12 匝线径0.21mm0.21mm0.38mm0.21mm线股数1121;.元件名称元件规格封装数量备注电容10u/400VRB电解1470u/35VRB电解2100u/25VRB电解1220u/25VRB电解110

8、20805210308053二极管IN4007DIODE0.32IN4148DIODE0.32RF107DIODE0.31排座2.54-2P 插座15.08-2P 插座1单排针 40p1单排座 40p1电感300UH引脚脚 5mm立1式MOSFETSSS 3N90AI2PAK1（TO-220)金属膜电阻0 1/4W08051100 1/4W080510001K 1/4W080513.3K 1/4W080515.1K 1/4W0805120K 1/4W080510 1/4WAXIAL0.3122 1/4WAXIAL0.312.2 1/4WAXIAL0.31510 1/4WAXIAL0.311K

9、1/4WAXIAL0.3175K 1/4WAXIAL0.31也有 1w的510/1WAXIAL0.32电源线两线，单插头引脚 2.54mm1两线，单插头引脚 5.08mm1集成芯片UC3845SOP81整流桥（堆）400V 2A1万用板90*1501磁芯EE型2变压器骨架1变压器胶带黄色1变压器直径 0.21漆包线;.变压器直径 0.31漆包线散热片1螺丝;.;.四、 反激电路控制电路设计1. 控制电路工作原理;.UC3845的工作原理是：电压给定与反馈电压经误差放大作为门限电压U 与反馈电流经采样后的电压 V一起到电流感应比较器，当超过门限电压后，谈比较器输出为高电平， 进到 RS触发器的复

10、位端 R，使输出 Q为高电平，经或非门输出为低电平关断功率管，并保持过种状态直至振荡器输出脉冲到触发器置位端S和或非门为止 =当振荡器输出为高电平时，或非门始终输出低电平，功率开关管始终关断，段时间由振荡器输出脉冲宽度决定， 在振荡器输出脉冲下降的同时， RS触发器输出 Q变为低电平，经或非门输出变为高电平，输出控制脉冲如此周期性地工作。PWM信号的上升沿由振荡器决定 下降甜由功率开关管电流和输出电压共同决定。反转触发器 T限制 PWM的占空比调节范围在 050 之内。 UC3845的振荡器工作频率由 4端外接的定时电阻 R，定时电容 GT设定，其计算公式为 f_- 】T- 1 055R1Cr

11、=18RlCVcc。UC3845内部电路框图及引脚，第 1脚是补偿端，外接阻容元件以补偿误差放大器的频率特性。第2脚是反馈端，将取样电压加至误差放大器 AI 的反相输端再与同相输端的基准电压进行比较， 产生误差电压第三脚电压小于 1时，脉竟调制器处于正常工作状态，当 3脚电压等于或大于 IV 时，矾 m 电流感应比较器辅出高电平将 PWM存器复位，使输出关闭 如果故障消失，下一个时钟脉冲将使 PWM存器自动置位 UC3845的辅 端设置了一个 34V的稳压管，可有效地防止高压而造成的损坏。2. 设计步骤选择功率开关管和整流二极管反激电源主电路其他器件。五、波形分析;.1、功率开关管驱动信号2、

12、功率开关管漏 - 源电压3、变压器次级电压4、功率开关管电流;.5、输出电压以及纹波六、电源稳压特性表 6-1反激稳压电源的电路图负载4848484820输入电压150180200220220输出电压11.5011.5011.5211.5411.22七、调试过程先调试检验控制芯片， 同过输入 10V 左右的电压， 通过示波器观察输出波形，得到一个矩形波，以及频率等数据，与标准值相比较再把电网电压 220V 通过整流桥，把电源接入电路板，一开始缓慢加大电压，一直加到 220V，观察输出电压，能否稳定在12V。如有问题，通过万能表检查，更正，再调试。最后达到设计要求。;.八、心得体会设计，给人以创

13、作的冲动。 在画家眼里， 设计是一幅清明上河图或是一幅向日葵；在建筑师眼中， 设计是昔日鎏金般的圆明园或是今日一塑自由女神像； 在电子工程师心中，设计是贝尔实验室的电话机或是华为的程控交换机。 凡此种种，但凡涉及设计都是一件良好的事情， 因为他能给人以美的幻想， 因为他能给人以金般财富，因为他能给人以成就之感， 更为现实的是他能给人以成长以及成长所需的营养，而这种营养更是一种福祉，一辈子消受不竭、享用不尽。我就是以此心态对待此次开关电源课程设计的，所谓“态度决定一切”，于是偶然又必然地收获了诸多，概而言之，大约有以下几点：一、温故而知新。课程设计开始之时，思绪全无，举步维艰，对于理论知识学习不

14、够扎实的我深感 “书到用时方恨少” ，于是想起圣人之言 “温故而知新” ，便重拾教材，对知识点全面而系统的进行了梳理， 遇到难处先是苦思冥想再向同学请教，终于熟练掌握了基本理论知识， 而且领悟诸多平时学习难以理解掌握的较难知识，学会了如何思考的思维方式，找到了设计的灵感。二、思路即出路。当初没有思路，诚如举步维艰，茫茫大地，不见道路。在对理论知识梳理掌握之后，茅塞顿开，柳暗花明，思路如泉涌，高歌“条条大路通罗马”。顿悟，没有思路便无出路，原来思路即出路。三、实践出真知。文革之后，关于真理的大讨论最终结果是“实践是检验真理的唯一标准”，自从耳闻以来，便一直以为马克思主义中国化生成的教条。时至今日

15、，开关电源课程设计基本告成， 才切身领悟“实践是检验真理的唯一标准” ，才明晓实践出真知。 因为在教材上， 反激电源控制电路不过是简单的电路， 也便不以为然的用 protel 绘制电路图，结果电路出现诸多问题，譬如短路开路、接线不规则等等，不为则不知，无为则无知，实践出真知。四、创新求发展。“创新”目前在我国已经提升到国家发展战略地位，足见“创新”的举足轻重。因此，我们要从小处着手，顺应时代发展潮流，在课程设计中不忘在小处创新，未必是创新技术，但凡创新思维亦可，未必成功，只要实现创新思维培育和锻炼即可。五、过而能改，善莫大焉。至善至美，是人类永恒的追求。但是，不从忘却“金无足赤，人无完人”，我们换种思维方式，去恶亦是至善，改错亦为至美。在课程设计过程中，我们不断发现错误，不断改正，不断领悟，不断获取。最终的检测调试