开关电源专业课程设计方案报告.doc

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： 年11月 16日一、设计规定（1）输入电压：AC22010%V（2）输出电压：12V（3）输出功率:12W（4）开关频率：80kHz二、反激稳压电源工作原理图2-1 反激稳压电源电路图三、反激电路主电路设计 （3-1）1. 反激变压器主电路工作原理反激式变换器以其电路构造简朴,成本低廉而深受广大开发工程师爱慕,它特别适合小功率电源以及各种电源适配器.但是反激式变换器设计难点是变压器设计,由于输入电压范畴宽,特别是在低输入电压,满负载条件下变压器会工作在持续电流模式(CCM),而在高输入电压,轻负载条件下变压器又会工作在不持续电流模式(DCM);此外关于CCM模式反激变压器设计阐述文章很少,在大多数开关电源技术书籍阐述中，反激变压器设计均按完全能量传递方式(DCM模式)或临界模式来计算,但这样设计并未真实反映反激变压器实际工作状况,变压器工作状态也许不是最佳.因而结合本人实际调试经验和心得,讲述一下不完全能量传递方式(CCM) 反激变压器设计.反激电路抱负化波形 SuSiSiVDtontoffttttUiOOOO反激电路原理图 1）工作过程：S开通后，VD处在断态，W1绕组电流线性增长，电感储能增长；S关断后，W1绕组电流被切断，变压器中磁场能量通过W2绕组和VD向输出端释放。反激电路工作模式：BRBSBHO图 8-18 磁心复位过程电流持续模式：当S开通时，W2绕组中电流尚未下降到零。输出电压关系：电流断续模式：S开通前，W2绕组中电流已经下降到零。 输出电压高于式（8-3）计算值，并随负载减小而升高，在负载为零极限状况下，.因而反激电路不应工作于负载开路状态。2. 设计原则和设计环节变压器设计环节：1）计算原边绕组流过峰值电流。2）求原边绕组电感。3）选取磁心尺寸。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） 变压器设计涉及磁芯参数计算和选型；绕组匝数计算和选线。1.总输出功率 P0=12V1A=12W2.估算输入功率 =75% P= = =16W3.直流输入功率 AC 220V10% Vin=AC 220(1-10%)1.414=DC 280V Vin=AC 220(1+10%)1.414=DC 342V4输入电流 Iin=0.057A Iin=0.047A反激电路1）计算原边绕组流过峰值电流IPP0=1/2LpI2avef （1.1） 设电路工作在不持续状态 Vin=Lp =DmaxTs得Vin=Lp （1.2）式（1.1）与（1.2）之比为=（1/2LpI2avef）/（Lp） 令Iave=Ip 得 Ip= 令=0.4S 得Ip=0.19A2） 求原边绕组电感值 LP=8.29mmAPP=(6.33LpIpdw2)108 =3.1710-4cm4B=1/2BS=1/23900GS=1950GSAP=Ae*Aw40.96mm278.08mm21/2LpIp2=1/2BHVGVG= Ae*lg(cm2)lg=0.024m2lg=1/20.024=0.0123）选取磁心尺寸。4）计算气隙。5） 原边绕组匝数N=VinL=VinNP= =197匝6） 副边绕组匝数计算 VO+VD=Vin*N= =11.8127） 副边绕径 电流密度大概4.3A/mm2 1A（4.3A/mm2）=0.23 mm2 N4股 选取多股绞线 每股d=0.3mm N*（）2=0.23 mm2 4*（）2*4.3 A/mm2=1.2A d=0.2mm8）辅助绕组设计。（2）输出电容设计（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11020805210308053二极管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立式1MOSFETSSS 3N90AI2PAK（TO-220)1金属膜电阻0 1/4W08051100 1/4W080510001K 1/4W080513.3K 1/4W080515.1K 1/4W0805120K 1/4W080510 1/4W AXIAL0.3122 1/4W AXIAL0.312.2 1/4WAXIAL0.31510 1/4WAXIAL0.311K 1/4WAXIAL0.3175K 1/4WAXIAL0.31也有1w510/1WAXIAL0.32电源线两线，单插头引脚2.54mm 1两线，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变压器漆包线直径0.21变压器漆包线直径0.31散热片 螺丝1四、反激电路控制电路设计1. 控制电路工作原理UC3845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同步，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 占空比调节范畴在050 之内。UC3845振荡器工作频率由4端外接定期电阻R，定期电容GT设定，其计算公式为f_-】T- 1055R1Cr= 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频率特性。第2脚是反馈端，将取样电压加至误差放大器AI反相输端再与同相输端基准电压进行比较，产生误差电压 第三脚电压不大于1时，脉竟调制器处在正常工作状态，当3脚电压等于或不不大于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，下一种时钟脉冲将使PWM存器自动置位UC3845辅端设立了一种34V稳压管，可有效地防止高压而导致损坏。2. 设计环节选取功率开关管和整流二极管反激电源主电路其她器件。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、调试过程先调试检查控制芯片，同过输入10V左右电压，通过示波器观测输出波形，得到一种矩形波，以及频率等数据，与原则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，始终加到220V，观测输出电压，能否稳定在12V。如有问题，通过万能表检查，改正，再调试。最后达到设计规定。八、心得体会设计，给人以创作冲动。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，设计是贝尔实验室电话机或是华为程控互换机。凡此种种，但凡涉及设计都是一件良好事情，由于她能给人以美幻想，由于她能给人以金般财富，由于她能给人以成就之感，更为现实是她能给人以成长以及成长所需营养，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本次开关电源课程设计，所谓“态度决定一切”，于是偶尔又必然地收获了诸多，概而言之，大概有如下几点： 一、温故而知新。课程设计开始之时，思路全无，举步维艰，对于理论知识学习不够夯实我深感“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进行了梳理，遇到难处先是苦思冥想再向同窗请教，终于纯熟掌握了基本理论知识，并且领悟诸多平时学习难以理解掌握较难知识，学会了如何思考思维方式，找到了设计灵感。 二、思路即出路。当时没有思路，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，本来思路即出路。 三、实践出真知。文革之后，关于真理大讨论最后成果是“实践是检查真理唯一原则”，自从耳闻以来，便始终觉得马克思主义中华人民共和国化生成教条。时至今日，开关电源课程设计基本告成，才切身领悟“实践是检查真理唯一原则”，才明晓实践出真知。由于在教材上，反激电源控制电路但是是简朴电路，也便不觉得然用protel绘制电路图，成果电路浮现诸多问题，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”当前在国内已经提高到国家发展战略地位，足见“创新”举足轻重。因而，咱们要从小处着手，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，只要实现创新思维哺育和锻炼即可。 五、过而能改，善莫大焉。至善至美，是人类永恒追求。但是，不从忘却“金无足赤，人无完人”，咱们换种思维方式，去恶亦是至善，改错亦为至美。在课程设计过程中，咱们不断发现错误，不断改正，不断领悟，不断获取。最后检测调试环节，自身就是在践行“过而能改，善莫大焉”知行观。 总来说，这次制作反激电源控制电路还是比较成功，在设计中遇到了诸多问题，特别是变压器绕制，测试总是没反映，最后在教师辛勤指引下，终于游逆而解，有点小小成就感，终于觉得平时所学知识有了实用价值，达到了理论与实际相结合目，不但学到了不少知识，并且锻炼了自己能力，使自己对后来道路有了更加清晰结识，同步，对将来有了更多信心。最后，对给过我协助所有同窗和各位指引教师再次表达忠心感谢！