隔离型DCDC电源变换器设计任务计划书.doc

课 程 设 计 报 告

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课程设计任务书

题目：隔离式DC-DC变换器设计
（基于SG3525双管电压模式正激开关变换器）
一、设计内容
1. 理解saber仿真软件，并能运用saber仿真软件进行简朴设电路计
2. 学习双管电压模式正激开关变换器构成、功能及其设计办法
3. 运用以SG3525为核心电路构造产生PWM波，并使其控制主电路
4. 设计反馈环，开关管驱动电路等电路，
二、进度规定
第1—3天
第4—6天
第7—9天 ；
第 10 天 ；
第11—12天 整顿材料，撰写课程设计报告。

三、设计规定
输入规范：
电压：150Vdc，±6v
转化效率 ：0.85
开关频率：200KHz
输出规范：
电压：15Vdc，±5%
电流：50mA -2A ，纹波100mA
输出功率：30Watts
学 生
邓飞
指引教师
李兵强

正文
一、课设预备知识
1、双管电压模式正激开关变换器
正激式变压器开关电源，是指当变压器初级线圈正在被直流脉冲电压勉励时，变压器次级线圈正好有功率输出。

图1
由于正激变换器输出功率不像反激变换器那样受变压器储能限制，因而输出功率较反激变换器大，但是正激变换器开关电压应力高，为两倍输入电压，有时甚至超过两倍输入电压，过高开关电压应力成为限制正激变换器容量继续增长一种核心因素。为了减少开关电压应力，可以采用双管正激变换器，如图所示，同单管正激变换器相比，双管正激变换器在变换器原边增长了一种开关管，并增长了两个二极管，这两个二极管一方面起着箝位作用，将开关电压箝位在输入电压，另一方面为变压器去磁提供通路。
图2为双管正激变换器主电路，其变压器二次侧电路和单管正激变换器同样，但一次绕组与S1、S2（两个开关晶体管）串联，S1、S2在PWM脉冲作用下同步导通或关断，在每个晶体开关管和一次绕组之间，各并联一种续流二极管VD1、VD2，使得S1、S2关断时，变压器储能有一种释放通路，通过VD1、VD2回馈到直流输入电源。因而双管正激变换器无需另加磁复位办法。VD1、VD2还起钳位作用，将S1、S2承受电压钳位于输入电压Vi。

图2
2、SG3525
SG3525是一种性能优良、功能齐全和通用性强单片集成PWM控制芯片，它简朴可靠及使用以便灵活，输出驱动为推拉输出形式，增长了驱动能力；内部具有欠压锁定电路、软启动控制电路、PWM锁存器，有过流保护功能，频率可调，同步能限制最大占空比。其性能特点如下：
1)工作电压范畴宽： 8～35V。
2)内置5．1 V±1．0％基准电压源。
3)芯片内振荡器工作频率宽100Hz～400 kHz。
4)具备振荡器外部同步功能。
5)死区时间可调。为了适应驱动迅速场效应管需要，末级采用推拉式工作电路， 使开关速度更陕，末级输出或吸入电流最大值可达400mA。
6)内设欠压锁定电路。当输入电压不大于8V时芯片内部锁定，停止工作(基准源及必要电路除外)，使消耗电流降至不大于2mA。
7)有软启动电路。比较器反相输入端即软启动控制端芯片引脚8，可外接软启动电容。该电容器内部基准电压Uref由恒流源供电，达到2．5V时间为t=(2．5V／50μA)C，占空比由小到大(50％)变化。
8)内置PWM(脉宽调制)。锁存器将比较器送来所有跳动和振荡信号消除。只有在下一种时钟周期才干重新置位，系统可靠性高。
SG3525构造框图及内部构造如下：

图3

图4
SG3525引脚功能阐明
直流电源Vs从脚15接入后分两路，一路加到或非门；另一路送到基准电压稳压器输入端，产生稳定元器件作为电源。振荡器脚5须外接电容CT，脚6须外接电阻RT。振荡器频率厂由外接电阻RT和电容CT决定，振荡器输出分为两路，一路以时钟脉冲形式送至双稳态触发器及两个或非门；另一路以锯齿波形式送至比较器同相输入端，比较器反向输入端接误差放大器输出，误差放大器输出与锯齿波电压在比较器中进行比较，输出一种随误差放大器输出电压高低而变化宽度方波脉冲，再将此方波脉冲送到或非门一种输入端。或非门另两个输入端分别为双稳态触发器和振荡器锯齿波。双稳态触发器两个输出互补，交替输出高低电平，将PwM脉冲送至三极管VT1及VT2基极，锯齿波作用是加入死区时间，保证VT1及VT2不同步导通。最后，VTl及VT2分别输出相位相差为180°PWM波。
二、电路设计
1、功率电路参数设计
1.1拟定占空比和变压器匝比：
正激变换器基本关系式：
Vout ≈(Vin)(1 / n)(D)
式中Vout 为直流输出电压，n为变压器匝比且等于np / ns，D为占 空比。 依照Vout = 15V 和 Vin = 150 V. 正激变换器占空比D必要不大于0.5，其取值范畴在0～0.5之间。本 例中，取D=0.3， 因此

1.2计算最大、最小和额定占空比

图5

图6
依照上述数据，可得如下功率电路

图7
2、控制电路设计

SG3525各引脚接线状况如下：
1）1脚与9脚通过电阻和电容连接起来，构成PI调节。16脚为5.1V基准电压。
2）2脚输入为通过电位器对5.1V基准电压分压作为参照电压，通过调节电位器即可调节输出地PWM波占空比。
3）3、4脚可以不接。
4）5脚和7脚短接作为放电回路，5脚输出为三角波，5脚接地电容和6脚接地电阻拟定PWM波频率，其中5脚所接电容CT大小为10nF，6脚所接电阻RT大小为714欧，依照可得f=200KHz。
5）8脚通过一电容接地。在芯片正常工作（有PWM波输出）时为低电平，接地即可，当输入为高电平时,禁止PWM波输出，可用此管脚设计过压保护电路。
6）11和14脚每一路最大可输出占空比为50%PWM波且两者为“非”关系，选用11脚输出PWM波作为中电路中开关管驱动信号
7）13和15脚接+15V直流电源。

所得控制电路如下图

图8

3、PI调节电路

为了使电路具备较好动态和稳态性能，通过在SG35251、2、9管脚加入相应PI调节环节，以使输出电压保持恒定值，原理图如下所示：

图9
选用系统PID调节参数如控制电路图1、2和9脚连接所示。1脚和9脚之间接1nf电容和100KΩ电位器，与后级电路反馈电阻100Ω；2脚与地接1KΩ电阻，与电源之间接10KΩ电位器。

4、双管电压模式正激电路开关变换器电路总图
连接上述各图，可得设计电路总图，如下所示

图10
三、仿真验证
本设计中咱们小组用saber软件对所设计电路进行仿真，成果如下
SG3525中振荡器产生锯齿波如下图所示

图11
SG3525中11管脚输出PWM波如下

图12
1、 输入电压为150V，输出电压及电流波形如下

图13
2、 输入电压为最小值144V，输出电压及电流波形如下
3、 输入电压为最大值156V时，输出电压及电流波形如下

课程设计成绩评估表
质量评价指标（在相应栏目打√）
评 价 项 目
评 价 质 量
先进
良好
普通
及格
不及格
工作量和态度

实验、计算可靠性

文字和图表质量

总体评价

评估成绩（百分制）

评估小构成员签名

月 日

备 注