cr6853控制的反激式开关电源设计

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1、电力电子技术实操技能训练CR6853控制的反激式开关电源设计系别专业班级学生姓名指导教师提交日期一．反激稳压电源的工作原理图1.1采用CR6853的反激式隔离AC-DC转换器的基本电路原理图图1.2采用CR6853的反激式隔离AC-DC转换器的基本电路图1.1．设计要求(1)输入直流电压为90V～220V；(2)输出直流电压为12V，功率为30W；(3)开关频率为65KHz。1.2．反激式变换器的电路结构和工作原理反激式变换器是一种电气隔离的升压/降压变换器，也是最简单的隔离型直流变换器。主要由输入/输出滤波电容器、电感变压器、功率开关管、高频整流管等构成。电路拓扑结构如图

2、1.3所示。在电源输入端Vin输入正向电压时，此时负载由电容放电维持电路供电；在电源输入端输入反向电压时，此时次级端的电压使二极管导通，原端的磁能转化为电能，向负载供电，同时也为电容充电。以下将详细介绍在各个阶段下电路的工作原理。图1.3反激式直流变换器电路拓扑结构电路工作原理与电磁能量转换原理：功率开关管VF导通期间：开关管VF导通期间的等效电路如图1.4。输入电压Vin经输入滤波电容滤波，功率开关管VF导通，此时次级线圈上的电压使高频整流管VD反偏关断。由于,Vin>0，变压器初级线圈电流iL上升，磁储能W上升，变压器电感将输入电能转化为磁储能，变压器储能增加。此时，输出滤

3、波电容释放之前存储的能量，向输出端所接的负载供电。图1.4功率开关管导通期间等效电路功率开关管VF关断期间：开关管关断期间的等效电路如图1.5。功率开关管VF关断，此时次级线圈上的电压反偏使高频整流管VD导通，由于Vout<0，变压器次级线圈电流iL下降，磁储能W下降，变压器向输出释放储能转变为电能，由输出滤波电容吸收变压器所释放储能对应的功率中大于输出端所接负载上的功率的部分。图1.5功率开关管关断期间等效电路输入滤波电路开关电源的输入滤波器的主要作用是抑制电网中的噪声，使电子设备抗干扰能力大大加强，仅使电源工作频率附近的频率成分顺利通过，衰减高次频率成分。它还能抑制开关电源

4、所产生的共模干扰和差模干扰进入交流电网，避免干扰其他电气电子设备。整流滤波电路电压反馈控制电路电源原副边隔离，电压调节需要采样副边输出电压，经过调节后需要控制原边开关管的门极驱动，因此电压反馈控制涉及到采样隔离和PI调节。采用TL431和TLP521的控制电路如下TL431提供参考电压，并与Rf1，Rf2，Rf4，Cf1构成PI调节器，Rf3用于增加TL431的偏置电流，使其工作在稳压状态。TLP521用于隔离模拟信号，在一定范围内可以等效为比例环节。该控制系统可看作是PI调节。积分时间常数Ti=Rf3Rf1Cf1，比例常数Kp=（Rf3+Rf1）/Rf3Rf1根据不同的负载，

5、反馈给芯片7端口的电压不同，芯片改变输出方波的占空比，使开关管的导通和关断时间改变，从而改变输出电压从而恢复平衡。使得在90V-220V的交流输入电压，电源能稳定输出12V的直流电。一．反激变压器设计2.1.反激变压器的工作原理反激变压器基本原理图如图2.1所示，与其他的变压器不同，其他变压器是在开关管导通时将能量传送到负载的，而反激变压器，在开关管导通时，遍野器存储能量，负载电流由输出滤波电容C提供；在开关管关断时，变压器将存储的能量传送到负载和输出滤波电容，以在开关管开通时由补偿电容单独提供负载电流时消耗的能量。图2.1反激变压器基本原理图2.1.设计原则和设计步骤2.1.

6、1.确定初/次级匝数比设计变压器时，首先要确定匝数比Np/Nsm，因为匝数比决定了不考虑漏感尖峰时开关管可承受的最大管段电压应力Vms。若忽略漏感尖峰并设整流管压为1V，则直流输入电压最大时开关管的最大电压应力Vms=Vdc+NpNam（Vo+1）参数的选择选择应使Vms尽量小，以保证即使有0.3Vdc的漏感尖峰叠加于Vms，对开关管的极限值仍留有30%的裕度。2.1.2.保证磁芯不饱和且电路始终工作于DCM模式为使磁心不偏离磁滞回线（上、下方向饱和），必须保证变压器正负伏秒数相等。假设Q1和D1的正向导通压降都是1V，则有式中，Tr为变压器的复位时间，也是次级电流降为零所需的

7、时间。为保证电路工作于不连续模式，需设定死区时间Tdt，即使Vdc最低时对应的最大导通时间和复位时间之和也不超过整个周期的80%。留有0.2T的裕度，防止负载Ro降得过低而反馈环会增大导通时间以保持输出电压Vo恒定导致出现问题。为保证电路工作于DCM模式，根据下式确定最大导通时间Ton=(Vo+1)NpNsm(0.8T)Vdc-1+Vo+1NpNsm2.1.1.初级电感与最小输出电阻及直流输入电压的关系初级电感计算公式为Lp=Ro2.5T(VdcTonVo)22.1.2.开关管的最大电压应力