開關電源課程設計報告

1、.電力電子課程設計報告題目：開關電源課程設計專業(yè)： 電氣自動化班級： 電氣 1012姓名學號 :日期：2011年 11 月 16 日一、設計要求;.（ 1）輸入電壓： AC220 10%V（ 2）輸出電壓 : 12V（ 3）輸出功率 :12W（ 4）開關頻率 : 80kHz二、反激穩(wěn)壓電源的工作原理;.圖 2-1 反激穩(wěn)壓電源的電路圖三、 反激電路主電路設計(Vdc 1)Ton (Vo 1) Np Tr（ 3-1）Nsm1. 反激變壓器主電路工作原理反激式變換器以其電路結(jié)構(gòu)簡單 , 成本低廉而深受廣大開發(fā)工程師的喜愛 , 它特別適合小功率電源以及各種電源適配器 . 但是反激式變換器的設計難點是

2、變壓器的設計 , 因為輸入電壓范圍寬 , 特別是在低輸入電壓 , 滿負載條件下變壓器會工作在連續(xù)電流模式 (CCM),而在高輸入電壓 , 輕負載條件下變壓器又會工作在不連續(xù)電流模式 (DCM);另外關于 CCM模式反激變壓器設計的論述文章極少 , 在大多數(shù)開關電源技術書籍的論述中 , 反激變壓器的設計均按完全能量傳遞方式 (DCM;.模式 ) 或臨界模式來計算 , 但這樣的設計并未真實反映反激變壓器的實際工作情況 , 變壓器的工作狀態(tài)可能不是最佳 . 因此結(jié)合本人的實際調(diào)試經(jīng)驗和心得 , 講述一下不完全能量傳遞方式 (CCM) 反激變壓器的設計 .反激電路原理圖StotoffOtuSUitOi

3、StOiV DtO反激電路的理想化波形1）工作過程：S 開通后， VD處于斷態(tài)， W1繞組的電流線性增長，電感儲能增加；S 關斷后，W1繞組的電流被切斷， 變壓器中的磁場能量通過W2繞組和 VD向輸出端釋放。反激電路的工作模式：;.BBSBROH圖8-18磁心復位過電流連續(xù)模式：當S 開通時， W2繞組中的電流尚未下降到零。輸出電壓關系：電流斷續(xù)模式：S 開通前，W2繞組中的電流已經(jīng)下降到零。輸出電壓高于式（8-3 ）的計算值，并隨負載減小而升高，在負載為零的極限情況下， . 因此反激電路不應工作于負載開路狀態(tài)。;.2. 設計原則和設計步驟變壓器設計步驟：1）計算原邊繞組流過的峰值電流。2）求

4、原邊繞組電感。3）選擇磁心尺寸。4）計算氣隙。5）原邊繞組匝數(shù)計算。6）副邊繞組匝數(shù)計算。7）副邊繞組線徑。8）輔助繞組設計。（ 1） 變壓器設計包括磁芯參數(shù)計算和選型；繞組匝數(shù)的計算和選線。1.總輸出功率P0=12V 1A=12WP0=12W2.估算輸入功率=75% P=16W0.753.直流輸入功率AC 220V 10%V in=AC 220 (1-10%) 1.414=DC 280VV in=AC 220 (1+10%) 1.414=DC 342V;.4 輸入電流I in= Pin=16W=0.057AVin280VI in= Pin=16W=0.047AVin342V反激電路1）計算原

5、邊繞組流過的峰值電流IPP =1/2LIf（ 1.1）0p2ave設電路工作在不連續(xù)狀態(tài)V in =L p I Pt ont on =Dmax Ts得 V in =L pI P（ 1.2）DmaxTs式（ 1.1）與（ 1.2）之比為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） 求原邊繞組的電感值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）選擇磁心尺寸。4）計算氣隙。5） 原邊繞組匝數(shù)Nd=V indTLdI=V indT8.2910 30.19N P=10419501040.41=197 匝6） 副邊繞組匝數(shù)計算V O+V D =V inD maxNs*1DmaxN p(VOVD )(1Dmax ) NpN=Vin Dmax=11.8 12

7、7） 副邊繞徑電流密度大約4.3A/mm 21A （ 4.3A/mm 2）=0.23 mm 2N4 股選擇多股絞線每股 d=0.3mmN* * （ 0.3 ）2 =0.23 mm224* * （ 0.3 ） 2*4.3 A/mm 2=1.2A2d=0.2mm8）輔助繞組設計。（ 2）輸出電容的設計（ 3）設計數(shù)據(jù)變壓器：原邊 T1T2副邊 t1t2匝數(shù)197 匝197 匝12 匝12 匝線徑0.21mm0.21mm0.38mm0.21mm線股數(shù)1121;.元件名稱元件規(guī)格封裝數(shù)量備注電容10u/400VRB電解1470u/35VRB電解2100u/25VRB電解1220u/25VRB電解110

8、20805210308053二極管IN4007DIODE0.32IN4148DIODE0.32RF107DIODE0.31排座2.54-2P 插座15.08-2P 插座1單排針 40p1單排座 40p1電感300UH引腳腳 5mm立1式MOSFETSSS 3N90AI2PAK1（TO-220)金屬膜電阻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電源線兩線，單插頭引腳 2.54mm1兩線，單插頭引腳 5.08mm1集成芯片UC3845SOP81整流橋（堆）400V 2A1萬用板90*1501磁芯EE型2變壓器骨架1變壓器膠帶黃色1變壓器直徑 0.21漆包線;.變壓器直徑 0.31漆包線散熱片1螺絲;.;.四、 反激電路控制電路設計1. 控制電路工作原理;.UC3845的工作原理是：電壓給定與反饋電壓經(jīng)誤差放大作為門限電壓U 與反饋電流經(jīng)采樣后的電壓 V一起到電流感應比較器，當超過門限電壓后，談比較器輸出為高電平， 進到 RS觸發(fā)器的復

10、位端 R，使輸出 Q為高電平，經(jīng)或非門輸出為低電平關斷功率管，并保持過種狀態(tài)直至振蕩器輸出脈沖到觸發(fā)器置位端S和或非門為止 =當振蕩器輸出為高電平時，或非門始終輸出低電平，功率開關管始終關斷，段時間由振蕩器輸出脈沖寬度決定， 在振蕩器輸出脈沖下降的同時， RS觸發(fā)器輸出 Q變?yōu)榈碗娖?，?jīng)或非門輸出變?yōu)楦唠娖剑敵隹刂泼}沖如此周期性地工作。PWM信號的上升沿由振蕩器決定 下降甜由功率開關管電流和輸出電壓共同決定。反轉(zhuǎn)觸發(fā)器 T限制 PWM的占空比調(diào)節(jié)范圍在 050 之內(nèi)。 UC3845的振蕩器工作頻率由 4端外接的定時電阻 R，定時電容 GT設定，其計算公式為 f_- 】T- 1 055R1Cr

11、=18RlCVcc。UC3845內(nèi)部電路框圖及引腳，第 1腳是補償端，外接阻容元件以補償誤差放大器的頻率特性。第2腳是反饋端，將取樣電壓加至誤差放大器 AI 的反相輸端再與同相輸端的基準電壓進行比較， 產(chǎn)生誤差電壓第三腳電壓小于 1時，脈竟調(diào)制器處于正常工作狀態(tài)，當 3腳電壓等于或大于 IV 時，礬 m 電流感應比較器輔出高電平將 PWM存器復位，使輸出關閉 如果故障消失，下一個時鐘脈沖將使 PWM存器自動置位 UC3845的輔 端設置了一個 34V的穩(wěn)壓管，可有效地防止高壓而造成的損壞。2. 設計步驟選擇功率開關管和整流二極管反激電源主電路其他器件。五、波形分析;.1、功率開關管驅(qū)動信號2、

12、功率開關管漏 - 源電壓3、變壓器次級電壓4、功率開關管電流;.5、輸出電壓以及紋波六、電源穩(wěn)壓特性表 6-1反激穩(wěn)壓電源的電路圖負載4848484820輸入電壓150180200220220輸出電壓11.5011.5011.5211.5411.22七、調(diào)試過程先調(diào)試檢驗控制芯片， 同過輸入 10V 左右的電壓， 通過示波器觀察輸出波形，得到一個矩形波，以及頻率等數(shù)據(jù)，與標準值相比較再把電網(wǎng)電壓 220V 通過整流橋，把電源接入電路板，一開始緩慢加大電壓，一直加到 220V，觀察輸出電壓，能否穩(wěn)定在12V。如有問題，通過萬能表檢查，更正，再調(diào)試。最后達到設計要求。;.八、心得體會設計，給人以創(chuàng)

13、作的沖動。 在畫家眼里， 設計是一幅清明上河圖或是一幅向日葵；在建筑師眼中， 設計是昔日鎏金般的圓明園或是今日一塑自由女神像； 在電子工程師心中，設計是貝爾實驗室的電話機或是華為的程控交換機。 凡此種種，但凡涉及設計都是一件良好的事情， 因為他能給人以美的幻想， 因為他能給人以金般財富，因為他能給人以成就之感， 更為現(xiàn)實的是他能給人以成長以及成長所需的營養(yǎng)，而這種營養(yǎng)更是一種福祉，一輩子消受不竭、享用不盡。我就是以此心態(tài)對待此次開關電源課程設計的，所謂“態(tài)度決定一切”，于是偶然又必然地收獲了諸多，概而言之，大約有以下幾點：一、溫故而知新。課程設計開始之時，思緒全無，舉步維艱，對于理論知識學習不

14、夠扎實的我深感 “書到用時方恨少” ，于是想起圣人之言 “溫故而知新” ，便重拾教材，對知識點全面而系統(tǒng)的進行了梳理， 遇到難處先是苦思冥想再向同學請教，終于熟練掌握了基本理論知識， 而且領悟諸多平時學習難以理解掌握的較難知識，學會了如何思考的思維方式，找到了設計的靈感。二、思路即出路。當初沒有思路，誠如舉步維艱，茫茫大地，不見道路。在對理論知識梳理掌握之后，茅塞頓開，柳暗花明，思路如泉涌，高歌“條條大路通羅馬”。頓悟，沒有思路便無出路，原來思路即出路。三、實踐出真知。文革之后，關于真理的大討論最終結(jié)果是“實踐是檢驗真理的唯一標準”，自從耳聞以來，便一直以為馬克思主義中國化生成的教條。時至今日

15、，開關電源課程設計基本告成， 才切身領悟“實踐是檢驗真理的唯一標準” ，才明曉實踐出真知。 因為在教材上， 反激電源控制電路不過是簡單的電路， 也便不以為然的用 protel 繪制電路圖，結(jié)果電路出現(xiàn)諸多問題，譬如短路開路、接線不規(guī)則等等，不為則不知，無為則無知，實踐出真知。四、創(chuàng)新求發(fā)展。“創(chuàng)新”目前在我國已經(jīng)提升到國家發(fā)展戰(zhàn)略地位，足見“創(chuàng)新”的舉足輕重。因此，我們要從小處著手，順應時代發(fā)展潮流，在課程設計中不忘在小處創(chuàng)新，未必是創(chuàng)新技術，但凡創(chuàng)新思維亦可，未必成功，只要實現(xiàn)創(chuàng)新思維培育和鍛煉即可。五、過而能改，善莫大焉。至善至美，是人類永恒的追求。但是，不從忘卻“金無足赤，人無完人”，我們換種思維方式，去惡亦是至善，改錯亦為至美。在課程設計過程中，我們不斷發(fā)現(xiàn)錯誤，不斷改正，不斷領悟，不斷獲取。最終的檢測調(diào)試