中国石油大学电力电子课程设计 单端反激式开关电源设计

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1、中国石油大学（华东）电力电子课程设计报告电力电子课程设计报告学院：信息与控制工程学院题目：单端反激式开关电源210/7V班级：电气12-4班学号：姓名：设计日期：2015年7月6日-2015年7月13日20中国石油大学（华东）电力电子课程设计报告目录一、课程设计的目的3二、课程设计的要求3三、课程设计原理3四、参数计算12五、焊接及调试输出结果14六、课程设计中出现的问题17七、实验总结17八、课程设计相关器件资料1820中国石油大学（华东）电力电子课程设计报告一、课程设计的目的1、熟悉PowerMosFET的使用；2、熟悉磁性材料、磁性元件及其在电力电子电路中的应用；3、增强设计、制作和调试

2、电力电子电路的能力。二、课程设计的要求本课程设计要求根据所提供的元器件设计并制作一个小功率的反击式开关电源。电源输入电压：210V电源输出电压电流：7V/1A电路板：万用板手焊。三、课程设计原理1、引言电力电子技术有三大应用领域：电力传动、电力系统和电源。在各种用电设备中，电源是核心部件之一，其性能影响着整台设备的性能。电源可以分为线性电源和开关电源两大类。线性电源是把直流电压变换为低于输入的直流电压，其工作原理是在输入与输出之间串联一个可变电阻（功率晶体管），让功率晶体管工作在线性模式，用线性器件控制其“阻值”的大小，实现稳定的输出，电路简单，但效率低。通常用于低于10W的电路中。通常使用的

3、7805、7815等就属于线性电源。开关电源是让功率晶体管工作在导通和关断状态，在这两种状态中，加在功率晶体管上的伏-安乘积是很小的（在导通时，电压低，电流大；关断时，电压高，电流小），所以开关电源具有能耗小、效率高、稳压范围宽、体积小、重量轻等突出优点，在通讯设备、仪器仪表、数码影音、家用电器等电子产品中得到了广泛的应用。反激式功率变换器是开关电源中的一种，是一种应用非常广泛的开关电源。2、基本反激变换器工作原理基本反激变换器如图1所示。假设变压器和其他元件均为理想元器件，稳态工作下。基本反激变换器如图1所示。假设变压器和其他元器件均为理想元器件，稳态工作下。（1）当有源开关Q导通时，变压器

4、原边电流增加，会产生上正下负的感应电动势，从而在副边产生下正上负的感应电动势，如图2(a)所示，无源开关VD1因反偏而截止，输出由电容C向负载提供能量，而原边则从电源吸收电能，储存于磁路中。（2）当有源开关Q截止时，由于变压器磁路中的磁通不能突变，所以在原边会感应出上负下正的感应电动势，而在副边会感应出上正下负的感应电动势，故VD1正偏而导通，如图2(b)所示，此时磁路中的存储的能量转到副边，并经二极管VD1向负载供电，同时补充滤波电容C在前一阶段所损失的能量。输出滤波电容除了在开关Q导通时给负载提供能量外，还用来限制输出电压上的开关频率纹波分量，使之远小于稳态的直流输出电压。图1反激变换器的

5、原理图20中国石油大学（华东）电力电子课程设计报告（a）（b）图2反激变换器的两种工作状态反激变换器的工作过程大致可以看作是原边储能和副边放电两个阶段。原边电流和副边电流在这两个阶段中分别起到励磁电流的作用。如果在下一次M导通之前，副边已经将磁路的储能放光，即副边电流为零，则称变压器运行于断续电流模式（DCM），反之，则在副边还没有将磁路的储能放光，即在副边电流没有变为零之前，Q又导通，则称变压器运行于连续电流模式（CCM）。通常反激变换器多设计为断续电流模式（DCM）下。当变换器工作在CCM下时，输出与输入电压、电流之间的关系如下：，，其中,。当变换器工作在DCM下时，上述关系仍然成立，只不

6、过此时的增益变为：,可以看出，改变开关器件Q的占空比和变压器的匝数比就可以改变输出电压。3．反激变换器的吸收电路实际反激变换器会有各种寄生参数的存在，如变压器的漏感，开关管的源漏极电容。所以基本反激变换器在实际应用中是不能可靠工作的，其原因是变压器漏感在开关Q截止时，没有满意的去磁回路。为了让反激变换器的工作变得可靠，就得外加一个漏感的去磁电路，但因漏感的能量一般很小，所以习惯上将这种去磁电路称为吸收电路，目的是将开关Q的电压钳位到合理的数值。在220VAC输入的小功率开关电源中，常用的吸收电路主要有RCD吸收电路和三绕组吸收电路。其结构如图3(a)(b)所示。图3吸收电路4．反激变换器的系统

7、结构反激式变换器的系统结构示意图如图4所示。由图中可以看出，一个AC输入DC输出的20中国石油大学（华东）电力电子课程设计报告反激式变换器主要由如下五部分构成：输入电路、变压器、控制电路、输出电路和吸收电路构成。输入电路主要包括整流和滤波，将输入的正弦交流电压变成直流，而输出电路也是整流和滤波，是将变压器副边输出的方波电压单向输出，且减少输出电压的纹波。吸收电路如图3所示。所以，反激变换器的关键在