开关电源课程设计报告

1、乙1015 :筋形为修写j耳:4-41碉涅鞭审削昂做祺甄壬申啊日期：2011年11月16日一、设计要求输入电压：AC22010%V输出电压：12V输出功率：12W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)-NTr(3T )Nsm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

2、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O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

3、的工作模式:图8-18磁心复位过程电流连续模式：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。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。副边绕组线径。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。总输出功率 P=12VX1A=12W0 估算输入功率 n =75%

4、P= Zo = 12W =16Wn 0.75直流输入功率AC 220V10%V. =AC 220X (1-10%) X=DC 280VV. =AC 220X (1+10%) X=DC 342V4输入电流R n户V i 一一nR np Vi 一一n16W 280V16W342V反激电路1)计算原边绕组流过的峰值电流IPP0=1/2L I2 f()设电路工作在不连续状态V.二L 上on、y=y得匕斗Dmhs（）式（）与（）之比为P = (1/2L I2 f) / (L 、)Vp avep DmaxTs令 Iave=Ip得 I = 2P0P 匕 DmaX令D =max得 I = 2 X12 二 p

5、280 X 0.4S2）求原边绕组的电感值L =匕n Dmax=匕nLP I IPP- 280 x 0.45 -0.19 x 80 x 103AP=X108P X10-4cm4 B=1/2BS=1/2X 3900GS=1950GSAp=A * X1/2L I 2=1/2BHVGVG= A*l （cm2）l 二 Lplp2 二g AB2Ael，=1/二3）选择磁心尺寸。4）计算气隙。5）原边绕组匝数fN !=vI dTin、虹VdT inN =8.29 x 10-3 x 0.19P 0.41 x 10-4 x 1950 x 10-4=197 匝6)副边绕组匝数计算V+V=V DmaxN0 D i

6、n 1 - DNN=(匕 + 匕)DJN。匕n Dmax副边绕径电流密度大约mm21A!(mm2)= mm2N急4股选择多股绞线每股d二N*n* ( 03) 2= mm224*n* (竺)2* A/mm2=2d=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11020805210308053二极管IN40072IN41482RF1071排座插座1插座1单排针40p1单排座40p

7、1电感300UH引脚脚5mm立式1MOSFETSSS 3N90AI2PAK（TO-220）1金属膜电阻0 1/4W08051100 1/4W080510001K 1/4W080511/4W080511/4W0805120K 1/4W080510 1/4W122 1/4W11/4W1510 1/4W11K 1/4W175K 1/4W1也有1w的510/1W2电源线两线，单插引脚1两线，单插引脚1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变压器漆包线直径1变压器漆包线直径1散热片螺丝1去5.4三婉心的恭本特姓勘数羹剧1植衅

8、船导率PrSuAS特点说明亚州片XSflkn SthI)STel BOOS 右2J0GC1U心左右最癖金(PcTmallcjniJ冲置2ODOD左右75003D左充臻或典膏金外1 其条皆商堡寤湿.园匿赭蹴埔偲合金HirFtUM左右78 DI)叫左右受度除尊R合盆 外折略丘以下心苗铢合卷 tJTm?3nr)抑如SmscpX 藤CorFt期 NUfe潮)左7100000左右?49W)13000却左右im写布使阳，这些村桐阻L破丛段粉心(Ctirlxin Iron)Fe3 - lift顺。左右SMnno左打如玲除事，高圈 蛾应强攵低成勒申稚弑粒心 SctuHiihOALSJc1-80fljffi左右

9、网坦石例、宜中、高蟆使用埋真合会怏粉心MsNLRH - 145逾左右颠左右ft体心(Lht-2n Fe，旭) 魂钟牲机体 (Nrli Ferrite)Mip2jL,FeNLEti 屈looc - ignoo15 - 5DU5颇左击1000左右1酸励左右访骨蓑粗休珍 敏率制鼠膊庖强 度中等，电眼率 应部耗低，恰格爆躁咨映料悻| C：i-Ltg-2n沔1 糖jjr! Za,Fr10-拙3000左右1200WXJ左右低.宜高昭使用表5一1 I.P禁殂磁心性能特性表特姓符寸条件单愤吃LP3厂若趋字率10岫OU mTim25%割如上K用iim 25%_二-挽耗因数烦kHzK E 54 215 24D电用

10、率P1 - m36.52fl密度dRcm3-4.84.E4.8四、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，和或非门为止二当振荡器输 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

11、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6丁设定，其计算公式为f_-】 /T-1/0.55R1Cr=1. 8 /RlCVcco 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，矶m电流感应比较器辅出高电

12、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。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、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输入电压150180200220220输出电压七、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

13、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

14、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

15、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，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。