反激式電源設(shè)計(jì)報(bào)告

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1、《電力電子技術(shù)》課程設(shè)計(jì)報(bào)告題目：?jiǎn)味朔醇な介_(kāi)關(guān)電源的設(shè)計(jì)(160/5V)學(xué)院：信息與控制工程學(xué)院專業(yè)班級(jí)：電氣12-5班學(xué)生姓名：日期：2015.7.6～2015.7.13一、課程設(shè)計(jì)目的（1）熟悉PowerMosFET的使用；（2）熟悉磁性材料、磁性元件及其在電力電子電路中的使用；（3）增強(qiáng)設(shè)計(jì)、制作和調(diào)試電力電子電路的能力；二、課程設(shè)計(jì)的要求與內(nèi)容本課程設(shè)計(jì)要求根據(jù)所提供的元器件設(shè)計(jì)并制作一個(gè)小功率的反激式開(kāi)關(guān)電源。電源的輸入、輸出電壓有老師指定。我們是160V/5V。可以用萬(wàn)用版手焊，也可以畫(huà)PCB圖制作電路板，根據(jù)焊的或者畫(huà)的結(jié)果進(jìn)行加

2、分。三、設(shè)計(jì)原理1、引言電力電子技術(shù)有三大應(yīng)用領(lǐng)域：電力傳動(dòng)、電力系統(tǒng)和電源。在各種用電設(shè)備中，電源是核心部件之一，其性能影響著整臺(tái)設(shè)備的性能。電源可以分為線性電源和開(kāi)關(guān)電源兩大類。線性電源是把直流電壓變換為低于輸入的直流電壓，其工作原理是在輸入與輸出之間串聯(lián)一個(gè)可變電阻（功率晶體管），讓功率晶體管工作在線性模式，用線性器件控制其阻值的大小，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓的輸出，電路簡(jiǎn)單，但效率低。通常用于低于10W的電路中。通常使用的7805，7815等就屬于線性電源。反激式功率變換器是功率電源中的一種，是一種應(yīng)用非常廣泛的開(kāi)關(guān)電源，本課程設(shè)計(jì)就是設(shè)計(jì)一個(gè)反激變換器

3、。1、開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電源的電路結(jié)構(gòu)（1）按驅(qū)動(dòng)方式分，有自激式和他激式。（2）按DC/DC變換器的工作方式分：①單端正激式和反激式、推挽式、半橋式、全橋式等；②降壓型、升壓型和升降壓型等。（3）按電路組成分，有諧振型和非諧振型。（4）按控制方式分：①脈沖寬度調(diào)制(PWM)式；②脈沖頻率調(diào)制(PFM)式；③PWM與PFM混合式。DC/DC變換器用于開(kāi)關(guān)電源時(shí)，很多情況下要求輸入與輸出間進(jìn)行電隔離。這時(shí)必須采用變壓器進(jìn)行隔離，稱為隔離變換器。這類變換器把直流電壓或電流變換為高頻方波電壓或電流，經(jīng)變壓器升壓或降壓后，再經(jīng)整流平滑濾波變?yōu)橹绷麟妷夯螂娏?。因?/p>

4、，這類變換器又稱為逆變整流型變換器。DC/DC變換器有5種基本類型：?jiǎn)味苏な?、單端反激式、推挽式、半橋式和全橋式轉(zhuǎn)換器。2、反激變換器工作原理基本反激變換器如圖3所示。假設(shè)變壓器和其他元器件均為理想元器件，穩(wěn)態(tài)工作如下：當(dāng)有源開(kāi)關(guān)Q導(dǎo)通時(shí)，變壓器原邊電流增加，會(huì)產(chǎn)生上正下負(fù)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，從而在副邊產(chǎn)生下正上負(fù)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，如圖3（a）所示，無(wú)源開(kāi)關(guān)VD1因反偏而截止，輸出由電容C向負(fù)載提供能量，而原邊則從電源吸收能量，儲(chǔ)存于磁路中。當(dāng)有源開(kāi)關(guān)Q截止時(shí)，由于變壓器磁路中的磁通不能突變，所以在原邊會(huì)感應(yīng)出上負(fù)下正的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，故VD1正偏而導(dǎo)通，如

5、圖3（b）所示，此時(shí)磁路中存儲(chǔ)的能量轉(zhuǎn)到副邊，并經(jīng)二極管VD1向負(fù)載供電，同時(shí)補(bǔ)充濾波電容C在前一階段所損失的能量。輸出濾波電容除了在開(kāi)關(guān)Q導(dǎo)通時(shí)給負(fù)載提供能量外，還用來(lái)限制輸出電壓上的開(kāi)關(guān)頻率紋波分量，使之遠(yuǎn)小于穩(wěn)態(tài)的直流輸出電壓。圖3反激變換器工作狀態(tài)反激變換器的工作過(guò)程大致可以看做是原邊儲(chǔ)能和副邊放電兩個(gè)階段。原邊電流和副邊電流在這兩個(gè)階段中分別起到勵(lì)磁電流的作用。如果在下一次Q導(dǎo)通之前，副邊已將磁路的儲(chǔ)能放光，即副邊電流變?yōu)榱?，則稱變換器運(yùn)行于斷續(xù)電流模式（DCM），反之，則在副邊還沒(méi)有將磁路的儲(chǔ)能放光，即在副邊電流沒(méi)有變?yōu)榱阒?，Q又導(dǎo)

6、通，則稱變換器運(yùn)行于連續(xù)電流模式（CCM）。通常反激變換器多設(shè)計(jì)為斷續(xù)電流模式（DCM）下。當(dāng)變換器工作于CCM下時(shí)，輸出與輸入電壓、電流之間的關(guān)系如下：，，其中，。當(dāng)變換器工作于DCM下時(shí)，上述關(guān)系式仍然成立，只不過(guò)此時(shí)的增益M變?yōu)椋?，可以看出，改變開(kāi)關(guān)器件Q的占空比和變壓器的匝數(shù)比就可以改變輸出電壓。3、反激變換器的吸收電路由于在實(shí)際中反激變換器存在各種寄生參數(shù)，如變壓器的漏感，開(kāi)關(guān)管的源漏極電容。所以基本反激變換器在實(shí)際應(yīng)用中是不能可靠工作的，其原因是變壓器漏感在開(kāi)關(guān)Q截止時(shí)，沒(méi)有滿意的去磁回路。為了讓反激變換器的工作變得可靠，就得外加一個(gè)

7、漏感的去磁回路，但因漏感的能量一般很小，所以習(xí)慣上將這種去磁回路稱為吸收電路，目的是將開(kāi)關(guān)Q的電壓鉗位到合理的數(shù)值。在220VAC輸入的小功率開(kāi)關(guān)電源中，常用的吸收電路主要有RCD吸收電路。其結(jié)構(gòu)如圖4所示。圖4吸收電路3、反激變換器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)反激式變換器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖5所示。由圖中可以看出，一個(gè)AC輸入DC輸出的反激式變換器主要由如下五部分構(gòu)成：輸入電路、變壓器、控制電路、輸出電路和吸收電路構(gòu)成。輸入電路主要包括整流和濾波，將輸入的正弦交流電壓變成直流，而輸出電路也是整流和濾波，是將變壓器副邊輸出的方波電壓?jiǎn)蜗蜉敵?，且減少輸出電壓的紋波。

8、吸收電路如圖4所示。所以，反激變換器的關(guān)鍵在于變壓器和控制電路的設(shè)計(jì)。這也是本次課程設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。圖5反激變換器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖4、反激式變