基于matlab的反激电路设计.doc

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1、现代电源技术基于反激变换器的手机充电器内部简单电路设计报告学院：专业名称：学生姓名：班级：指导教师：时间：现代电源技术基于反激变换器的手机充电器内部简单电路设计报告学院：专业名称：学生姓名：班级：指导教师：时间：摘要在学习课程《现代电源技术》的基础上，设计了一个简单的开关电源电路，实现将220V，50Hz的交流市电输入变换为输出电压为5V、输出电流为2A的直流电。该电路包括整流部分、反激变换器和反馈控制部分。整流部分采用不控单相桥式电路以及滤波电容，实现将交流电转变为200V的直流电。反激变换器实现了将200V直流电转变为5V的直流电输出。在反馈控制部分，通过交流小信号模型得到系统的动

2、态传递函数以及环增益T，得到系统的稳定性不好。在忽略右边平面零点的条件下对系统进行滞后-超前校正，改善系统性能。最后通过Matlab对系统模型进行仿真验证，论证了系统设计过程的可行性和正确性，和反馈控制器对系统性能的改善作用。最终得到输出直流电压5V，纹波65mV的结果，基本完成设计任务。关键词：开关电源反激变换器滞后-超前校正Matlab仿真目录第一章绪论11.1研究背景11.2反激变换器及其工作原理11.3单相桥式整流电路工作原理31.4变换器组成4第二章变换器主电路设计52.1设计指标52.2整流电路设计52.3反激电路设计52.3.1负载设计52.3.2电容设计52.3.3变压

3、器设计62.3.4电力电子器件的选取92.4本章小结9第三章反馈控制器设计103.1反激变换器交流等效模型分析103.2反激变换器传递函数分析143.2.1输入电压到输出电压的传递函数143.2.2占空比到输出电压的传递函数153.3反馈控制器设计163.4本章小结21第四章Matlab仿真验证224.1开环系统电路仿真224.2闭环系统电路仿真234.3不同输入电压下闭环系统与开环系统响应的比较254.3.1输入电压幅值为280V闭环系统与开环系统响应的比较254.3.2输入电压幅值为340V闭环系统与开环系统响应的比较274.3.3不同输入电压下闭环系统与开环系统响应的比较284.

4、4本章小结28第五章结论29第一章绪论1.1研究背景近年来，随着对开关电源研究的不断加深，开关电源技术发展迅猛，应用领域不断扩大。20世纪80年代，国内高频开关电源，只在及少数设备上使用，现在许多领域，特别是在高薪技术领域的应用，推动了高新技术产品的小型化、轻便化。另外，开关电源的发展与应用在节约能源，节约资源及保护环境方面都具有重要的意义。这样一来，就使得具有众多优点的开关电源更显重要了。因此，开关电源在计算机、通信、航海、航天、仪器仪表、传感器、家用电器等方面得到了越来越多的广泛使用，发挥了不可取代的巨大作用，同时也大大地促进了开关电源的发展。随着科技的进步，通讯技术的发展，手机已

5、经成为我们日常生活中必不可少的一部分。而手机电源充电器的电源变换部分正是应用了开关电源技术，将220V/50Hz的市电通过整流和斩波，变为电压较低的5V直流电，从而满足手机充电的需求，并且使得用户使用的安全性大大提高。1.2反激变换器及其工作原理Flyback变换器属于隔离型开关电源，其拓扑结构图如下所示。反激电路可以工作在电感电流断续（DCM）和电感电流连续（CCM）两种模式。图1-1反激变换器拓扑图电路的工作原理为：开关管S开通后，其变换器模型如图2所示。二极管D处于断态，变压器绕组的电流线性增长，电感储能增加，此时电感电压、电容电流、直流电源的电流分别为(1.1)若变换器工作于电

6、流连续模式，根据小扰动近似原理，磁化电流和电容电压（输出电压）近似为直流分量，则(1.2)图1-2反激电路开关管导通状态开关管S关断时，绕组的电流被切断，变压器中的磁场能量通过绕组和D1向输出端释放。同样地，若变换器工作于电流连续模式，根据小扰动近似原理，磁化电流和电容电压（输出电压）近似为直流分量，则此时电感电压、电容电流、直流电源的电流分别为(1.3)图1-3反激电路开关管关断状态连续导通模式下，对于初级磁化电感应用伏秒平衡原理，对于输出电容C应用安秒平衡原理，有(1.4)则可得变换器的变换率为(1.5)以及(1.6)1.3单相桥式整流电路工作原理单相桥式整流电路由四个二极管组成两

7、个桥臂，在交流电压值大于零时，和导通，和截止；输入交流电压小于零时，和截止，和导通，使得负载两端的电压值总是大于零，流过负载的电流也总是一个方向。图1-4单相桥式整流电路拓扑图图1-5整流电路电压电流波形输出电压和输入电压之间的关系为(1.7)在整流桥输出端加滤波电容，可以减小电压的纹波，改善整流效果。1.4变换器组成本设计使用反激变换器，实现将220/50Hz的交流电转换为5V/2A的直流电输出，变换器分为三部分：整流部分、斩波部分以及反馈控