开关电源课程设计报告

现代电源技术课程实践报告

院系：物理与电气工程学院

班级：电气自动化一班

姓名: 李向伟

学号: 111101007

指导老师:苗风东

一、设计要求

（1）输入电压：AC220±10%V （2）输出电压: 12V

（3）输出功率:12W

（4）开关频率: 80kHz

二、反激稳压电源的工作原理

图2-1 反激稳压电源的电路图

三、 反激电路主电路设计

(1)(1)Np

Vdc Ton

Vo Tr Nsm

-=+ （3-1）

1. 反激变压器主电路工作原理

反激式变换器以其电路结构简单,成本低廉而深受广大开发工程师的喜爱,它特别适合小功率电源以及各种电源适配器.但是反激式变换器的设计难点是变压器的设计,因为输入电压范围宽,特别是在低输入电压,满负载条件下变压器会工作在连续电流模式(CCM),而在高输入电压,轻负载条件下变压器又会工作在不连续电流模式(DCM);另外关于CCM 模式反激变压器设计的论述文章极少,在大多数开关电源技术书籍的论述中, 反激变压器的设计均按完全能量传递方式(DCM

模式)或临界模式来计算,但这样的设计并未真实反映反激变压器的实际工作情况,变压器的工作状态可能不是最佳.因此结合本人的实际调试经验和心得,讲述一下不完全能量传递方式(CCM) 反激变压器的设计.

1）工作过程：

S 开通后，VD 处于断态，W1绕组的电流线性增长，电感储能增加；

S 关断后，W1绕组的电流被切断，变压器中的磁场能量通过W2绕组和VD 向输出端释放。

反激电路的工作模式：

反激电路的理想化波形

S u S i S

i V D

t o

t o ff

t t t t

U

i O

O O O 反激电路原理图

电流连续模式：当S 开通时，W2绕组中的电流尚未下降到零。输出电压关系： 电流断续模式：S 开通前，W2绕组中的电流已经下降到零。 输出电压高于式（8-3）的计算值，并随负载减小而升高，在负载为零的极限情况下，….因此反激电路不应工作于负载开路状态。

B R

B S

B

H

O

图 8-18 磁心复位过

2. 设计原则和设计步骤

变压器设计步骤：

1）计算原边绕组流过的峰值电流。 2）求原边绕组电感。 3）选择磁心尺寸。 4）计算气隙。 5）原边绕组匝数计算。 6）副边绕组匝数计算。 7）副边绕组线径。 8）辅助绕组设计。 （1） 变压器设计

包括磁芯参数计算和选型；绕组匝数的计算和选线。

1.总输出功率 P 0=12V ×1A=12W

2.估算输入功率 η=75% P=

η

0P = 75.012W =16W

3.直流输入功率 AC 220V ±10%

V in =AC 220×(1-10%)×1.414=DC 280V V in =AC 220×(1+10%)×1.414=DC 342V

4输入电流 I in =

in

in V P =V W 28016=0.057A I in =

in in V P =V

W 34216=0.047A 反激电路

1）计算原边绕组流过的峰值电流I P

P 0=1/2L p I 2ave f （1.1） 设电路工作在不连续状态 V in =L p

on

t P I

on t =D max T s 得V in =L p

DmaxT s

P

I （1.2）

式（1.1）与（1.2）之比为

in 0V P =（1/2L p I 2ave f ）/（L p DmaxT s

P

I ） 令I ave =I p 得 I p =

max

in 0

2D V P

令max D =0.4S 得I p =

S

4.028012

2⨯⨯=0.19A

2） 求原边绕组的电感值

L P =

p

s max in I T D V =p on

in t I V

=

3

10

8019.045

.0280⨯⨯⨯=8.29mm AP P =(6.33L p I p dw 2)×108

=3.17×10-4cm 4

ΔB=1/2BS=1/2×3900GS=1950GS

A P =A e *A w 40.96mm 2×78.08mm 2

1/2L p I p 2=1/2ΔBHVG VG= A e *l g (cm 2)

l g =Ae

B LpIp 22Δ=0.024m 2 l g ’=1/20.024=0.012

3）选择磁心尺寸。 4）计算气隙。 5） 原边绕组匝数

N T d d Σ=V in

L T

I d d =V in N P =4

431019501041.019

.01029.8---⨯⨯⨯⨯⨯

=197匝

6） 副边绕组匝数计算

V O +V D =V in

max max 1D D -*

p

s

N N

N=

max

in p

max D O )1)(V V (D V N D -+

=11.8≈12

7） 副边绕径

电流密度大约4.3A/mm 2

1A ÷（4.3A/mm 2）=0.23 mm 2 N ≈4股

选择多股绞线 每股d=0.3mm

N*∏*（23.0）2

=0.23 mm 2 4*∏*（2

3.0）2

*4.3 A/mm 2=1.2A

d=0.2mm

8）辅助绕组设计。 （2）输出电容的设计 （3）设计数据

变压器： 原边T1 T2 副边t1 t2 匝数 197匝 197匝 12匝 12匝 线径 0.21mm 0.21mm 0.38mm 0.21mm 线股数

1

1

2

1