电力电子课程设计单端反式开关电源设计.docVIP

电力电子课程设计实习报告 ---单端反激式开关电源设计 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单端反激式开关电源。我设计的是220v/5v的反激式开关电源，要求画出必要的设计电路图，进行必要的电路参数计算,成电路的焊接。 二、设计原理 1、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器件均为理想元器件，稳态工作。 （1）当有源开关 Q 导通时，变压器原边电流增加，会产生上正下负的感应电动势，从下。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。 2．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220V AC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。 （a） (b) 图吸收电路 图5控制部分原理图 （1）UC3845 UC3845芯片为SO8或SO14管脚塑料表贴元件。专为低压应用设计。其欠压锁定门限为8.5v（通），7.6V（断）；电流模式工作达500千赫输出开关频率；在反激式应用中最大占空比为0.5;输出静区时间从50%~70%可调；自动前馈补偿；锁存脉宽调制，用于逐周期限流；内部微调的参考源；带欠压锁定；大电流图腾柱输出；输入欠压锁定，带滞后；启动及工作电流低。 芯片管脚图及管脚功能如图6所示。 图6 UC3845芯片管脚图 　（2）TL431是一个良好的热稳定性能的三端可调分流基准源。 外部有三极分别为：阴极（CATHODE）、阳极（ANODE）、参考端（REF）。其芯片体积小、基准电压精密可调，输出电流大等优点，所以可以用来制作多种稳压器件。 其具体功能可用图7的功能模块示意。由图可看出，是一个内部的2.5V基准源，接在运放的反相输入端。由运放特性可知，只有当REF端的电压十分接近VI时，三极管中才会有一个稳定的非饱和电流通过，而且随着REF端电压的微小变化，通过三极管，电流将从1到100mA变化。 图7 TL431的功能模块示意图 在开关电源设计中，一般输出经过TL431（可控分流基准）反馈并将误差放大，TL431的沉流端驱动一个光耦的发光部分，而处在电源高压主边的光耦感光部分得到的反馈电压，用来调整一个电流模式的PWM控制器的开关时间，从而得到一个稳定的直流电压输出。 （3）PC817 PC817是一个比较常用的光电耦合器,内部结构如图8所示，其中脚1为 阳极，脚2为阴极，脚3为发射极，脚4为集电极。 在开关电源中，当电流流过光二极管时，二极管发光感应三极管，对输出进 行精确的调整，从而控制UC3842的工作。同时PC817光电耦合器不但可起到反馈作用还可以起到隔离作用。 图8 PC817内部框图 5、具体参数的计算与选择 匝数比计算：先计算U=220V，输出5V。经过整流桥整流以后=1.2*220=264V，，由于变比的取值要小于计算值，于是变压器的变比取到K=10，下面计算最大占空比：=，在电路的设计中我们取到频率f=90KHZ，于是S，于是有得到10.7653，实际取到的原边的匝数为，由原边匝数及其变压器的变比得到10副边绕组的匝数为匝。 原边电感及其气隙长度的计算： 由，， H， 辅助绕组的计算 辅助绕组的计算和副边绕组的计算方法一样，只不过，按照比例关系得变比K=4.62，. 由于变比一般取较小的值，因此，K取4，取5匝。 电流检测参数计算 电流检测电阻，所以。但实际选取1欧姆，2瓦的电阻。 电压反馈控制参数计算 , 所以： ，于是根据已有的元件取到 所以： 所以实际取 选取 反