開(kāi)關(guān)電源課程設(shè)計(jì)報(bào)告.doc

電力電子課程設(shè)計(jì)報(bào)告題目：開(kāi)關(guān)電源課程設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)：電氣自動(dòng)化班級(jí)：電氣1012姓名學(xué)號(hào): 日期： 2011 年11月 16日一、設(shè)計(jì)要求（1）輸入電壓：AC22010%V（2）輸出電壓: 12V（3）輸出功率:12W（4）開(kāi)關(guān)頻率: 80kHz二、反激穩(wěn)壓電源的工作原理圖2-1 反激穩(wěn)壓電源的電路圖三、 反激電路主電路設(shè)計(jì) （3-1）1. 反激變壓器主電路工作原理反激式變換器以其電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,成本低廉而深受廣大開(kāi)發(fā)工程師的喜愛(ài),它特別適合小功率電源以及各種電源適配器.但是反激式變換器的設(shè)計(jì)難點(diǎn)是變壓器的設(shè)計(jì),因?yàn)檩斎腚妷悍秶鷮?特別是在低輸入電壓,滿(mǎn)負(fù)載條件下變壓器會(huì)工作在連續(xù)電流模式(CCM),而在高輸入電壓,輕負(fù)載條件下變壓器又會(huì)工作在不連續(xù)電流模式(DCM);另外關(guān)于CCM模式反激變壓器設(shè)計(jì)的論述文章極少,在大多數(shù)開(kāi)關(guān)電源技術(shù)書(shū)籍的論述中, 反激變壓器的設(shè)計(jì)均按完全能量傳遞方式(DCM模式)或臨界模式來(lái)計(jì)算,但這樣的設(shè)計(jì)并未真實(shí)反映反激變壓器的實(shí)際工作情況,變壓器的工作狀態(tài)可能不是最佳.因此結(jié)合本人的實(shí)際調(diào)試經(jīng)驗(yàn)和心得,講述一下不完全能量傳遞方式(CCM) 反激變壓器的設(shè)計(jì).反激電路的理想化波形 SuSiSiVDtontoffttttUiOOOO反激電路原理圖 1）工作過(guò)程：S開(kāi)通后，VD處于斷態(tài)，W1繞組的電流線性增長(zhǎng)，電感儲(chǔ)能增加；S關(guān)斷后，W1繞組的電流被切斷，變壓器中的磁場(chǎng)能量通過(guò)W2繞組和VD向輸出端釋放。反激電路的工作模式：BRBSBHO圖 8-18 磁心復(fù)位過(guò)程電流連續(xù)模式：當(dāng)S開(kāi)通時(shí)，W2繞組中的電流尚未下降到零。輸出電壓關(guān)系：電流斷續(xù)模式：S開(kāi)通前，W2繞組中的電流已經(jīng)下降到零。 輸出電壓高于式（8-3）的計(jì)算值，并隨負(fù)載減小而升高，在負(fù)載為零的極限情況下，.因此反激電路不應(yīng)工作于負(fù)載開(kāi)路狀態(tài)。2. 設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)步驟變壓器設(shè)計(jì)步驟：1）計(jì)算原邊繞組流過(guò)的峰值電流。2）求原邊繞組電感。3）選擇磁心尺寸。4）計(jì)算氣隙。5）原邊繞組匝數(shù)計(jì)算。6）副邊繞組匝數(shù)計(jì)算。7）副邊繞組線徑。8）輔助繞組設(shè)計(jì)。（1） 變壓器設(shè)計(jì)包括磁芯參數(shù)計(jì)算和選型；繞組匝數(shù)的計(jì)算和選線。1.總輸出功率 P0=12V1A=12W2.估算輸入功率 =75% P= = =16W3.直流輸入功率 AC 220V10% Vin=AC 220(1-10%)1.414=DC 280V Vin=AC 220(1+10%)1.414=DC 342V4輸入電流 Iin=0.057A Iin=0.047A反激電路1）計(jì)算原邊繞組流過(guò)的峰值電流IPP0=1/2LpI2avef （1.1） 設(shè)電路工作在不連續(xù)狀態(tài) Vin=Lp =DmaxTs得Vin=Lp （1.2）式（1.1）與（1.2）之比為=（1/2LpI2avef）/（Lp） 令I(lǐng)ave=Ip 得 Ip= 令=0.4S 得Ip=0.19A2） 求原邊繞組的電感值 LP=8.29mmAPP=(6.33LpIpdw2)108 =3.1710-4cm4B=1/2BS=1/23900GS=1950GSAP=Ae*Aw40.96mm278.08mm21/2LpIp2=1/2BHVGVG= Ae*lg(cm2)lg=0.024m2lg=1/20.024=0.0123）選擇磁心尺寸。4）計(jì)算氣隙。5） 原邊繞組匝數(shù)N=VinL=VinNP= =197匝6） 副邊繞組匝數(shù)計(jì)算 VO+VD=Vin*N= =11.8127） 副邊繞徑 電流密度大約4.3A/mm2 1A（4.3A/mm2）=0.23 mm2 N4股 選擇多股絞線 每股d=0.3mm N*（）2=0.23 mm2 4*（）2*4.3 A/mm2=1.2A d=0.2mm8）輔助繞組設(shè)計(jì)。（2）輸出電容的設(shè)計(jì)（3）設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)變壓器：原邊T1T2副邊t1t2匝數(shù)197匝197匝12匝12匝線徑0.21mm0.21mm0.38mm0.21mm線股數(shù)1121元件名稱(chēng)元件規(guī)格封裝數(shù)量備注電容10u/400VRB電解1470u/35VRB電解2100u/25VRB電解1220u/25VRB電解11020805210308053二極管IN4007DIODE0.32IN4148DIODE0.32RF107DIODE0.31排座2.54-2P插座15.08-2P插座1單排針40p1單排座40p1電感300UH 引腳腳5mm立式1MOSFETSSS 3N90AI2PAK（TO-220)1金屬膜電阻0 1/4W08051100 1/4W080510001K 1/4W080513.3K 1/4W080515.1K 1/4W0805120K 1/4W080510 1/4W AXIAL0.3122 1/4W AXIAL0.312.2 1/4WAXIAL0.31510 1/4WAXIAL0.311K 1/4WAXIAL0.3175K 1/4WAXIAL0.31也有1w的510/1WAXIAL0.32電源線兩線，單插頭引腳2.54mm 1兩線，單插頭引腳5.08mm1集成芯片UC3845SOP81整流橋（堆）400V 2A1萬(wàn)用板90*1501磁芯EE型2變壓器骨架1變壓器膠帶黃色1變壓器漆包線直徑0.21變壓器漆包線直徑0.31散熱片 螺絲1四、 反激電路控制電路設(shè)計(jì)1. 控制電路工作原理UC3845的工作原理是：電壓給定與反饋電壓經(jīng)誤差放大作為門(mén)限電壓U 與反饋電流經(jīng)采樣后的電壓V一起到電流感應(yīng)比較器，當(dāng)超過(guò)門(mén)限電壓后，談比較器輸出為高電平，進(jìn)到RS觸發(fā)器的復(fù)位端R，使輸出Q為高電平，經(jīng)或非門(mén)輸出為低電平關(guān)斷功率管，并保持過(guò)種狀態(tài)直至振蕩器輸出脈沖到觸發(fā)器置位端S和或非門(mén)為止=當(dāng)振蕩器輸出為高電平時(shí)，或非門(mén)始終輸出低電平，功率開(kāi)關(guān)管始終關(guān)斷，段時(shí)間由振蕩器輸出脈沖寬度決定，在振蕩器輸出脈沖下降的同時(shí)，RS觸發(fā)器輸出Q變?yōu)榈碗娖?，?jīng)或非門(mén)輸出變?yōu)楦唠娖?，輸出控制脈沖如此周期性地工作。PWM 信號(hào)的上升沿由振蕩器決定下降甜由功率開(kāi)關(guān)管電流和輸出電壓共同決定。反轉(zhuǎn)觸發(fā)器T限制PWM 的占空比調(diào)節(jié)范圍在050 之內(nèi)。UC3845的振蕩器工作頻率由4端外接的定時(shí)電阻R，定時(shí)電容GT設(shè)定，其計(jì)算公式為f_-】T- 1055R1Cr= 18RlCVcc。UC3845內(nèi)部電路框圖及引腳，第1腳是補(bǔ)償端，外接阻容元件以補(bǔ)償誤差放大器的頻率特性。第2腳是反饋端，將取樣電壓加至誤差放大器AI的反相輸端再與同相輸端的基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，產(chǎn)生誤差電壓 第三腳電壓小于1時(shí)，脈竟調(diào)制器處于正常工作狀態(tài)，當(dāng)3腳電壓等于或大于IV時(shí)，礬m 電流感應(yīng)比較器輔出高電平將PWM存器復(fù)位，使輸出關(guān)閉 如果故障消失，下一個(gè)時(shí)鐘脈沖將使PWM存器自動(dòng)置位UC3845的輔端設(shè)置了一個(gè)34V的穩(wěn)壓管，可有效地防止高壓而造成的損壞。2. 設(shè)計(jì)步驟選擇功率開(kāi)關(guān)管和整流二極管反激電源主電路其他器件。五、波形分析1、功率開(kāi)關(guān)管驅(qū)動(dòng)信號(hào)2、功率開(kāi)關(guān)管漏-源電壓3、變壓器次級(jí)電壓4、功率開(kāi)關(guān)管電流5、輸出電壓以及紋波六、電源穩(wěn)壓特性表6-1 反激穩(wěn)壓電源的電路圖負(fù)載4848484820輸入電壓150180200220220輸出電壓11.5011.5011.5211.5411.22七、調(diào)試過(guò)程先調(diào)試檢驗(yàn)控制芯片，同過(guò)輸入10V左右的電壓，通過(guò)示波器觀察輸出波形，得到一個(gè)矩形波，以及頻率等數(shù)據(jù)，與標(biāo)準(zhǔn)值相比較再把電網(wǎng)電壓220V通過(guò)整流橋，把電源接入電路板，一開(kāi)始緩慢加大電壓，一直加到220V，觀察輸出電壓，能否穩(wěn)定在12V。如有問(wèn)題，通過(guò)萬(wàn)能表檢查，更正，再調(diào)試。最后達(dá)到設(shè)計(jì)要求。八、心得體會(huì)設(shè)計(jì)，給人以創(chuàng)作的沖動(dòng)。在畫(huà)家眼里，設(shè)計(jì)是一幅清明上河圖或是一幅向日葵；在建筑師眼中，設(shè)計(jì)是昔日鎏金般的圓明園或是今日一塑自由女神像；在電子工程師心中，設(shè)計(jì)是貝爾實(shí)驗(yàn)室的電話機(jī)或是華為的程控交換機(jī)。凡此種種，但凡涉及設(shè)計(jì)都是一件良好的事情，因?yàn)樗芙o人以美的幻想，因?yàn)樗芙o人以金般財(cái)富，因?yàn)樗芙o人以成就之感，更為現(xiàn)實(shí)的是他能給人以成長(zhǎng)以及成長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)，而這種營(yíng)養(yǎng)更是一種福祉，一輩子消受不竭、享用不盡。我就是以此心態(tài)對(duì)待此次開(kāi)關(guān)電源課程設(shè)計(jì)的，所謂“態(tài)度決定一切”，于是偶然又必然地收獲了諸多，概而言之，大約有以下幾點(diǎn)： 一、溫故而知新。課程設(shè)計(jì)開(kāi)始之時(shí)，思緒全無(wú)，舉步維艱，對(duì)于理論知識(shí)學(xué)習(xí)不夠扎實(shí)的我深感“書(shū)到用時(shí)方恨少”，于是想起圣人之言“溫故而知新”，便重拾教材，對(duì)知識(shí)點(diǎn)全面而系統(tǒng)的進(jìn)行了梳理，遇到難處先是苦思冥想再向同學(xué)請(qǐng)教，終于熟練掌握了基本理論知識(shí)，而且領(lǐng)悟諸多平時(shí)學(xué)習(xí)難以理解掌握的較難知識(shí)，學(xué)會(huì)了如何思考的思維方式，找到了設(shè)計(jì)的靈感。 二、思路即出路。當(dāng)初沒(méi)有思路，誠(chéng)如舉步維艱，茫茫大地，不見(jiàn)道路。在對(duì)理論知識(shí)梳理掌握之后，茅塞頓開(kāi)，柳暗花明，思路如泉涌，高歌“條條大路通羅馬”。頓悟，沒(méi)有思路便無(wú)出路，原來(lái)思路即出路。 三、實(shí)踐出真知。文革之后，關(guān)于真理的大討論最終結(jié)果是“實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)”，自從耳聞以來(lái)，便一直以為馬克思主義中國(guó)化生成的教條。時(shí)至今日，開(kāi)關(guān)電源課程設(shè)計(jì)基本告成，才切身領(lǐng)悟“實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)”，才明曉實(shí)踐出真知。因?yàn)樵诮滩纳?，反激電源控制電路不過(guò)是簡(jiǎn)單的電路，也便不以為然的用protel繪制電路圖，結(jié)果電路出現(xiàn)諸多問(wèn)題，譬如短路開(kāi)路、接線不規(guī)則等等，不為則不知，無(wú)為則無(wú)知，實(shí)踐出真知。 四、創(chuàng)新求發(fā)展。“創(chuàng)新”目前在我國(guó)已經(jīng)提升到國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略地位，足見(jiàn)“創(chuàng)新”的舉足輕重。因此，我們要從小處著手，順應(yīng)時(shí)代發(fā)展潮流，在課程設(shè)計(jì)中不忘在小處創(chuàng)新，未必是創(chuàng)新技術(shù)，但凡創(chuàng)新思維亦可，未必成功，只要實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新思維培育和鍛煉即可。 五、過(guò)而能改，善莫大焉。至善至美，是人類(lèi)永恒的追求。但是，不從忘卻“金無(wú)足赤，人無(wú)完人”，我們換種思維方式，去惡亦是至善，改錯(cuò)亦為至美。在課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們不斷發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，不斷改正，不斷領(lǐng)悟，不斷獲取。最終的檢測(cè)調(diào)試環(huán)節(jié)，本身就是在踐行“過(guò)而能改，善