开关电源设计报告forwardconverter变换器

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1、开关电源设计报告ForwardConverter变换器学院：电气工程学院组别：xxx组员：xxxxxxxxxxxxx目录1.题目要求32.设计步骤33.具体设计流程33.1.基本forward-converter主电路设计33.1.1.工作原理如下：33.1.2.变压器参数的计算与设计33.1.3.扼流圈的设计与计算43.1.4.滤波电容计算（输出电压纹波峰峰值控制在2%以内）43.1.5.开关管，二极管反向峰值电压，通过电流计算43.2.控制电路的设计54.仿真以及查看设计结果64.1.电源波形64.2.控制信号波

2、形64.3.变压器副边电压Vd波形74.4.输出电压波形85.实际控制与保护电路设计95.1.控制电路设计95.1.1.控制芯片选型95.1.2.驱动电路设计95.2.保护电路设计105.2.1.过压，欠压及过热保护电路105.2.2.短路保护105.2.3.过流保护电路11参考文献（References）：121.题目要求设计一个forwardconverter变换器。输出电压为48V，功率为50W，其中输入电压为直流70±30V,输出电压纹波Vp-Vp控制在2%以内。本次设计中，我们设开关频率为50kHz，最大占

3、空比Dmax=0.45。2.设计步骤(1)根据基本输入输出参数的关系确定电路相关参数；(2)根据相关参数选用相应的驱动装置；(3)添加过压，欠压，短路，过流保护等措施。3.具体设计流程3.1.基本forward-converter主电路设计3.1.1.工作原理如下：当Q1和Q2同时导通时，二极管D1和D2反向偏置截止，输入UI通过变压器向副边侧传输能量，副边侧二极管D3导通，副边侧电感L1上电压线性上升，电感开始储能。当Q1和Q2同时截止时，变压器原边上通过铁芯感应的电压通过二极管D1和D2向输入电源Ui反馈能量，磁

4、通复位。∵Pout=50W，Vout=48V∴I=PoutVout=1.04A，R=UI=46.08Ω3.1.2.变压器参数的计算与设计(1)确定磁芯的材料一般常采用TDKPC40或同等材料，因为正激变换器磁芯单向磁化，所以ΔB=Bs-Br，在这里，令ΔB=0.2T(2)确定磁芯规格根据公式Ap=AeAw=UpIp+UsIS2kWfsΔBj式中，Ptotal=UpIp+UsIS=50+500.8=108.8VkW=0.4，fs=50kHz，ΔB=0.2T，j=600Acm2将上述各个参数带入式子中，Ap=0.227c

5、m4。查阅E型磁芯参数，选用EE25型磁芯，其参数为：Ap=0.3128cm4，Ae=40mm2，Aw=78.2mm2。(1)确定一次侧二次侧匝数一次侧匝数Np=Upmax2ΔBfsAe=1002*0.2*40*10-6*50*103=125匝二次侧匝数Ns=V0+0.6V1Np=48+0.6100Np=60.75≈61匝1.1.1.扼流圈的设计与计算扼流圈上通过的直流负载电流I0和脉动电流ΔiL1。ΔiL1=Vs-VoL1ton=VoL1toff其中，Vs=Vo+VLDmax=48+0.60.45=108V在成本限

6、制下，一般按ΔiL1=0.3I来设计电感值L1，即取常用电感值。1.1.2.滤波电容计算（输出电压纹波峰峰值控制在2%以内）取输出电压纹波峰峰值为1.5%，则C=ΔiL1*ΔtΔU=3.9μF。由于simulink仿真中变压器为非理想参数，仿真时需取电容值1mF。1.1.3.开关管，二极管反向峰值电压，通过电流计算(1)开关管SW1和SW2:当开关管关断时，每个开关管承受的电压即为一次侧输入电压，故SW1和SW2所能承受的电压为输入电压最大值100V，考虑到要有相应的裕量，开关管所能承受的最大电压为150V。开关管导

7、通时，i=NsNpis,上文已经说明，按一般按ΔiL1=0.3I来设计电感值L1，故imax=1.53A，考虑到要有相应的裕量，允许通过电流为2A。(2)二极管D1和D2：当开关管导通时，D1和D2承受的最大反向电压即为一次侧输入的最大电压，当开关管断开时，D1和D2与变压器串联，D1和D2所承受的电压之和为一次侧输入电压和一次侧变压器上的电压，考虑到要有相应的裕量，D1和D2所能承受的最大反向电压分别为150V。开关管导通时，D4所承受的反向电压为Us=48.9V，考虑到要有相应的裕量，D4所承受的最大反向电压应为

8、75V，同理，D3所承受的最大反向电压应为75V。1.1.控制电路的设计因为电源为40~100V，所以占空比需要随电源电压改变而改变，由公式可知：对于Forward变换器，占空比，但是实际电路中存在线路元器件电阻和电感，所以应该保留一定的余量:因此当电源电压时，设定最大占空比。由公式可知，变比和输出一定时，结合，可得：经试验发现，变压器副边的波