2022年《電力電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)》總結(jié)報(bào)告

1、精品word 名師歸納總結(jié) - - - - - - - - - - - -電力電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)總結(jié)報(bào)告電力電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)實(shí) 踐 報(bào) 告專 業(yè):電氣工程學(xué) 號(hào): 告 人:李雪苗提交日期 : 2021年 6 月 24 日目 錄1 產(chǎn)品設(shè)計(jì)目標(biāo): .1 1.1產(chǎn)品性能指標(biāo)匯總 .1 1.2產(chǎn)品設(shè)計(jì)依據(jù) .1 2產(chǎn)品主電路工作原理概述 .1 2.1開關(guān)電源主電路 .1 2.2前級(jí) PFC工作原理.2精選名師 優(yōu)秀名師 - - - - - - - - - -第 1 頁，共 31 頁 - - - - - - - - - -精品word 名師歸納總結(jié) - - - - - -

2、 - - - - - -2.3 PFC 掌握芯片 L6562A介紹 .3 2.4后級(jí)反激電路工作原理 .4 2.5 Flyback掌握芯片 TEA18362介紹 .53 電路參數(shù)設(shè)計(jì) .5 3.1前級(jí) PFC電路參數(shù)設(shè)計(jì).53.1.1 Boost 變換器工作原理及電感電容的運(yùn)算53.1.2 Boost電感設(shè)計(jì).8 3.2后級(jí) Flyback電路的設(shè)計(jì) .9 4試驗(yàn)結(jié)果分 析 . 11 4.1前級(jí) PFC調(diào)試.13 4.2反激變換器調(diào)試及試驗(yàn)結(jié)果 .精選名師 優(yōu)秀名師 - - - - - - - - - -第 2 頁，共 31 頁 - - - - - - - - - -.13 4.3前后級(jí)聯(lián)調(diào)試

3、 .16 5問題或現(xiàn)象分析 .20 6實(shí)踐體會(huì) .21附錄 .221電力電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)報(bào)告1 產(chǎn)品設(shè)計(jì)目標(biāo) :1.1 產(chǎn)品性能指標(biāo)匯總產(chǎn)品參數(shù)設(shè)計(jì)指標(biāo) :輸入電壓 :90264V AC、3.15A、4763Hz;輸出電壓 :19.2V DC 、4.2A;輸出功率 :70W90W;功率因數(shù) :0.95以上;1.2 產(chǎn)品設(shè)計(jì)依據(jù)從產(chǎn)品參數(shù)設(shè)計(jì)指標(biāo)分析，其輸入為溝通電，輸出為直流電，故第一需要設(shè)計(jì)整流電路，本產(chǎn)品設(shè)計(jì)的是二極管不控整流；整流輸出為脈動(dòng)較大的直流電 即溝通電的半個(gè)周期 ；此外本產(chǎn)品對(duì)電能利用率有要求，功率因數(shù)要求高于0.95 ，因此需要加入功率因數(shù)校正PFC環(huán)節(jié)；從所學(xué)學(xué)問明白到，

4、Boost 變換器可用作功率因數(shù)校正 PFC；這也是一種常用的PFC拓?fù)潆娐罚?Boost 變換器有三種工作模精選名師 優(yōu)秀名師 - - - - - - - - - -第 3 頁，共 31 頁 - - - - - - - - - -式，分別為電感電留戀續(xù)模式、電感電流臨界連續(xù)模式和電感電流斷續(xù)工作模式；其中，電感電流臨界連續(xù)模式下，可以通過有效掌握，使輸入溝通電流和溝通電壓同相位從而有效提高功率因數(shù)；綜合各種因素考慮本產(chǎn)品設(shè)計(jì)挑選Boost 工作在電感電流臨界連續(xù)模式；2642 本產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求輸入電壓范疇較寬；最大輸入電壓峰值；為滿意這一寬范疇輸入要求，同時(shí)考慮經(jīng)濟(jì)合理性，本產(chǎn)品設(shè)計(jì)Boost

5、 電路工作正常的輸出電壓為400V直流電；為了對(duì)Boost 電路有效掌握，實(shí)現(xiàn)PFC，本產(chǎn)品設(shè)計(jì)選用性價(jià)比較高的芯片 L6562A；通過 Boost 電路實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)校正后，輸出電壓較高；而產(chǎn)品要求輸出電壓為19.2V ；為此，電路仍需要一個(gè)DC/DC降壓拓?fù)潆娐?；可以?shí)現(xiàn)降壓的拓?fù)潆娐酚?許多；非隔離式變換電路:Buck 變換器、 Buck-Boost 變換器、 Cuck 變換器 ; 隔離式變換器 : 單端正激式隔離變換器，單端反激式隔離變換器；由于反激變換器能實(shí)現(xiàn)輸入輸出電氣隔離，電壓升降范疇寬，運(yùn)行牢靠性能高等優(yōu)點(diǎn)，因此本產(chǎn)品挑選反激變換器實(shí)現(xiàn) DC/DC降壓；常用的高集成反激掌握芯片有

6、SG6742、FAN6754、TEA18362 等；結(jié)合試驗(yàn)實(shí)際條件，本產(chǎn)品設(shè)計(jì)選用TEA18362芯片作為反激電路開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)芯片；綜上所述，產(chǎn)品設(shè)計(jì)總體電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)確定為: 二極管整流電路， Boost 變換器實(shí)現(xiàn) PFC電路、單端反激式隔離變換器實(shí)現(xiàn)DC/DC降壓變換電路；2 產(chǎn)品主電路工作原理概述2.1 開關(guān)電源主電路產(chǎn)品電路中，輸入為AC90264V電壓，經(jīng)過二極管整流橋把溝通電變成直流 電，然后利用 Boost 實(shí)現(xiàn)功率校正，最終利用單端反激隔離式變換電路進(jìn)行降壓供應(yīng)穩(wěn)固的直流輸出電壓；電路前級(jí)采納的掌握芯片為L6562A，后級(jí)采納的掌握芯精選名師 優(yōu)秀名師 - - - - - -

7、 - - - -第 4 頁，共 31 頁 - - - - - - - - - -片為 TEA18362，工作頻率為100kHz；為驗(yàn)證產(chǎn)品設(shè)計(jì)思路的可行性，依據(jù)設(shè)計(jì)要求第一進(jìn)行了仿真；1電力電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)報(bào)告圖 2-1 為本文仿真電路結(jié)構(gòu)圖，產(chǎn)品主電路圖見附錄；Tr LDDNN12；UU，RCUoTinUoCRTUrefiuLd KuoPIuref圖 2-1開關(guān)電源電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)2.2 前級(jí) PFC工作原理有源功率因數(shù)校正 Active Power Factor Correction電路，是在傳統(tǒng)的不行控整流電路中融入有源器件，使得溝通側(cè)電流在肯定程度上正弦化，從而減小裝置 的非線性、改善功

8、率因數(shù)的一種高頻整流電路；基本的單相APFC電路，在單相橋式不行控整流電路和負(fù)載電阻之間增加一個(gè)DC-DC功率變換電路，通常采納Boost 變換器；通過適當(dāng)?shù)恼莆誃oost 電路中開關(guān)管的通斷，將整流器的輸入電流校正成 為與電網(wǎng)電壓同相位的正弦波，排除諧波和無功電流，將電網(wǎng)功率因素提高到近似為 1，其電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖2-2 所示；LDUU，RCoinUT圖 2-2 APFC 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖精選名師 優(yōu)秀名師 - - - - - - - - - -第 5 頁，共 31 頁 - - - - - - - - - -假定開關(guān)頻率足夠高，保證電感L 的電留戀續(xù) ; 輸出電容足夠大，輸出電壓可以u(píng) 認(rèn)為是恒定

9、直流輸出電壓；電網(wǎng)電壓為抱負(fù)正弦電壓，即有u,Usin,t，就不行 iimu,u,Usin,tu控整流橋的輸出電壓為正弦半波，；iniminui 當(dāng)開關(guān)管 T 導(dǎo)通時(shí)，對(duì)電感充電，電感電流增加，電容C向負(fù)載放電 ; 當(dāng)TinLuuui 關(guān)斷時(shí)，二極管D導(dǎo)通，電感兩端電壓反向，和對(duì)電容充電，電感電流減LinLL ??；電感電流滿意以下關(guān)系式；,Usint，t,t,t，tdimkkonL,u, 1 ,LUsin,t-u，ttttT，, ，dtmokonks,ii通過掌握開關(guān)管T 的通斷，即調(diào)劑T 的占空比 D，可以掌握電流；如能掌握近 LLu 似為正弦半波電流，且與相同相位，就整流橋溝通側(cè)電流也近似

10、為正弦電流，且與 inu 電網(wǎng)電壓同相位，即可達(dá)到功率因數(shù)校正的目的；這也是APFC的基本原理； 為實(shí)現(xiàn) i這一掌握目的，需要引入閉環(huán)掌握；2電力電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)報(bào)告掌握器必需實(shí)現(xiàn)兩個(gè)基本要求:1 、實(shí)現(xiàn)輸出直流電壓的調(diào)劑，使其達(dá)到給定uo值;2 、保證電網(wǎng)側(cè)電流正弦化，其功率因數(shù)近似為1；為此采納電壓外環(huán)電流內(nèi)環(huán)的單相 PFC雙環(huán)掌握；如圖 2-3 所示；LDUU，RCoTinU精選名師 優(yōu)秀名師 - - - - - - - - - -第 6 頁，共 31 頁 - - - - - - - - - -iLUin KUo UrefPI圖 2-3 APFC 掌握原理圖, 電壓外環(huán)的作用是實(shí)現(xiàn)掌握

11、目標(biāo)的電感電流指令值；給定輸出電壓減去測量uiLo, 到的實(shí)際輸出電壓u 的差值，經(jīng) PI 調(diào)劑器作用，輸出電感電流的幅值指令；測得到 IoL 的整流橋輸出電壓除以其幅值后，得到單位的半正弦量；該值與得到的電感電流幅 uin,；為與同相位的正弦半波電流，其幅值可控值指令相乘得到電感 電流的指令值 uiiinLL制直流電壓 u 的大??；電流內(nèi)環(huán)的任務(wù)是掌握開關(guān)管T 的通斷，使實(shí)際的電感電流 ioL, 跟蹤其產(chǎn)生的指令值；為仿真便利，此處采納了電流滯環(huán)掌握；通過滯環(huán)掌握可以 iL, 保證明際的電感電流i 在其指令電流鄰近波動(dòng)，波動(dòng)的大小與滯環(huán)的寬度有關(guān)； iLL在實(shí)際電路中此處采納的是L6562A

12、 芯片掌握； L6562A采納的是電流峰值掌握 方法和電流檢測掌握方法的結(jié)合；其掌握原理為: 當(dāng)芯片 5 管腳ZCD檢測到 Boost電感電流為零時(shí)， L6562A會(huì)驅(qū)動(dòng)開關(guān)管導(dǎo)通，此時(shí)電感電流基本呈線性上升; 當(dāng)芯片 4 管腳CS檢測到流過開關(guān)管的電流 此時(shí)也是流過電感的電流 到達(dá)規(guī)定的上限 即電流峰值 時(shí)，開關(guān)管會(huì)關(guān)斷，直到下一次ZCD檢測到過零電流時(shí)才開通；圖 2-4 L6562A 掌握的電感電流波形2.3 PFC 掌握芯片 L6562A介紹3電力電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)報(bào)告L6562A 主要特點(diǎn) :1. 乘法器內(nèi)置 THD優(yōu)化電路，以減小過零點(diǎn)失真，降低THD值;精選名師 優(yōu)秀名師 - -

13、- - - - - - - -第 7 頁，共 31 頁 - - - - - - - - - -2. 極低啟動(dòng)電流 典型值 :30uA; 保證 60uA 以下 ，可減低芯片功耗 ;3. 內(nèi)部參考電壓于25.時(shí)只有 1, 以內(nèi)的誤差率 ;4. 除能Disable功能，可將系統(tǒng)關(guān)閉，降低損耗;5. 精確可調(diào)的外部過電壓愛護(hù);6. 內(nèi)部啟動(dòng)及零電流檢測功能;7. 在電流檢測輸入端內(nèi)置領(lǐng)先的數(shù)字RC濾波器，過零頻率鄰近的高頻區(qū)域仍舊可以工作，因此降低了總的諧振失真度;8. 800mA 的圖騰級(jí)輸出，可用于直接驅(qū)動(dòng)Power MOSFE；T18INVVcc2COMPGD7 MULTGND36 45CSZC

14、D圖 2-5 L6562A 的封裝圖表 1 L6562A 接腳功能PIN 腳 名稱 功能1 INV誤差放大器反相端輸入2 COMP誤差放大器輸出3 MULT 乘法器輸入4 CS 電流檢測輸入5 ZCD 零電流偵測6 GND 接地7 GD 為 MOSFET柵極驅(qū)動(dòng)輸入8 V L6562A 工作電源接口 CC2.4 后級(jí)反激電路工作原理精選名師 優(yōu)秀名師 - - - - - - - - - -第 8 頁，共 31 頁 - - - - - - - - - -精品word 名師歸納總結(jié) - - - - - - - - - - - -本產(chǎn)品后級(jí)電路選用電流斷續(xù)模式DCM單端反激拓?fù)潆娐?；單端反激隔離式變

15、換器是一種成本較低的電源電路，小功率電一般選此拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；其輸出功率為20W,100W，可以同時(shí)輸出不同的電壓，且有較好的電壓調(diào)整率；在輸入電壓和負(fù)載電流變化較大時(shí)，具有更快的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度；其補(bǔ)償電路結(jié)構(gòu)簡潔；反激式變壓器開關(guān)電源，是在變壓器的初級(jí)線圈利用直流電流鼓勵(lì)后，變壓器的次級(jí)線圈沒有功率輸出 ; 當(dāng)變壓器初級(jí)線圈的鼓勵(lì)電路被關(guān)斷，初級(jí)線圈和二次線圈通過磁耦合， 釋放磁能，轉(zhuǎn)換為電能，向負(fù)載供應(yīng)電能；單端反激開關(guān)電源采納了穩(wěn)固性很好的雙環(huán)路反饋掌握系統(tǒng) 輸出直流電壓隔離取樣反饋外回路和初級(jí)線圈充磁峰值電流取樣反饋內(nèi)回路 ；通過反饋4電力電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)報(bào)告回路產(chǎn)生 PWM信號(hào)，有效掌握開

16、關(guān)管的通斷；從而實(shí)現(xiàn)對(duì)初級(jí)線圈充磁電流峰值的有效調(diào)劑，達(dá)到穩(wěn)固輸出電壓的目的；2.5 Flyback掌握芯片 TEA18362介紹反激掌握芯片 TEA18362是低成本應(yīng)用的開關(guān)電源掌握器，具有集成高電壓啟動(dòng)、供電電壓范疇較大的特點(diǎn)，各管腳功能見表2；圖 2-6 TEA18362 封裝圖表 2 TEA18362 管腳功能 :管腳 名稱 功能精選名師 優(yōu)秀名師 - - - - - - - - - -第 9 頁，共 31 頁 - - - - - - - - - -精品word 名師歸納總結(jié) - - - - - - - - - - - -1 VCC 供電電壓2 GND 接地3 DRIVER 柵極驅(qū)動(dòng)

17、輸出端4 ISENSE 電流檢測端5 AUX 幫助繞組輸入端6 CTRL 可控輸入端7 PROTECT輸入愛護(hù)8 HV 高電壓啟動(dòng)3 電路參數(shù)設(shè)計(jì)3.1 前級(jí) PFC電路參數(shù)設(shè)計(jì)3.1.1 Boost變換器工作原理及電感電容的運(yùn)算Boost 變換器是一種輸出電壓等于或高于輸入電壓的單管非隔離直流變換器；合理掌握開關(guān)管T 的導(dǎo)通比，可掌握升壓變換器的電壓穩(wěn)固輸出；Boost 變換器有三種工作模式，分別為連續(xù)導(dǎo)電模式、臨界導(dǎo)電模式和不聯(lián)系導(dǎo)電模式；在本設(shè)計(jì)有源功率因數(shù)校正 APFC中， Boost 變換器工作在臨界導(dǎo)電模式；針對(duì)這種情形分析 Boost 電路，運(yùn)算設(shè)計(jì)其電感和電容值；5電力電子系統(tǒng)

18、設(shè)計(jì)與試驗(yàn)報(bào)告LDRCUTin圖 3-1 Boost變換器電路拓?fù)浼僭O(shè)電路中各個(gè)元件都是抱負(fù)器件；一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)，Boost 變換器有兩種工況；如下列圖；LLiiLLCC精選名師 優(yōu)秀名師 - - - - - - - - - -第 10 頁，共 31 頁 - - - - - - - - - -UiUUiUinToinTo RRaBoost電路開關(guān)管導(dǎo)通狀態(tài)bBoost電路開關(guān)管截止?fàn)顟B(tài)圖 3-2 Boost變換器電感電留戀續(xù)時(shí)兩種工作狀態(tài)1當(dāng)開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，電路拓?fù)淙鐖D 3-2a 所示，二極管承擔(dān)反向電壓而截止；電容向負(fù)載供電，極性上正下負(fù)；電源電壓全部加到電感兩端，在該電Uu,UCRinLin

19、 壓作用下電感電流線性增長，儲(chǔ)存的磁場能量也逐步增加；在一個(gè)開關(guān)周期T 內(nèi)，開 iSLt 關(guān)管 T 導(dǎo)通的時(shí)間為；開關(guān)管T 導(dǎo)通期間，電感電流的增量為: on tUUU1ininin,i,dt,t,DT 2 L， 1CS,0LLLi2當(dāng)開關(guān)管 T 截止時(shí)，電路拓?fù)淙鐖D3-2b 所示，經(jīng)過二極管 , 流向輸出 LiU 側(cè)，電感中的磁場將轉(zhuǎn)變兩端的電壓極性，以保持不變，這樣電源電壓與電LLLinu 感電壓串聯(lián)，總電壓高于電容兩端電壓，此時(shí)電源和電感共同為電容和電阻供 CCRLUU-U,0 電，負(fù)載電阻端電壓極性仍舊是上正下負(fù)；電感上的電壓為，電感電R0in0TTiT-ti流線性減??；在一個(gè)開關(guān)周期

20、內(nèi)，開關(guān)管的斷開時(shí)間為；到時(shí)刻，到達(dá) SSLSonLI 最小值；在開關(guān)管截止期間，電感電流的減小量的肯定值為: L2 tU,UU,U20in0in， ,i,dt,1,DT 3 L， -cS,t1LL,i當(dāng)穩(wěn)態(tài)工作時(shí)，開關(guān)管T 導(dǎo)通期間電感電流的增長量等于開關(guān)管的截止期間 L，,i的減小量；即電感電流的凈增量為零；有式2 和式3 可得電壓增益為L， ,精選名師 優(yōu)秀名師 - - - - - - - - - -第 11 頁，共 31 頁 - - - - - - - - - -U10M, 4 U1-DinCD,1 由式3 可知，故輸出電壓與輸入電壓的比值始終大于或等于1，即輸出C電壓高于輸入電壓；這

21、就是Boost 變換器升壓的原理；本設(shè)計(jì)中， Boost 變換器工作在電感電流臨界連續(xù)模式；此時(shí)有:,i,2I 5 Lin6電力電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)報(bào)告 Boost 變換器輸入功率與輸出功率分別為: 和 P,UIP,UIoooininin假如忽視電路中的損耗，就有，于是有: P,Pino U1o 6 III,inooUD1-inC聯(lián)立式 2 、式5 以及式 6 可得臨界模式電感值為 :R2， L,D1-DT 7 CCS2依據(jù)輸出電壓的紋波系數(shù)設(shè)計(jì) Boost 電容；當(dāng)電感電流處于連續(xù)狀態(tài)時(shí)，考慮二極管電流會(huì)全部流入電容器，如圖 3-2b 所示，在每一個(gè)開關(guān)周期電容充電或者放電的能量為，就有 :

22、,Q8 ,Q,IDT0CS由形成的紋波電壓可表述為: ,Q IDTUDTQ,0CS0CSU, 9 0CCRC由此可運(yùn)算得電感電留戀續(xù)模式下，依據(jù)要求的紋波電壓限值，可求得需要的電容值為 :UDTIDT0CS0SCC, 10 R,U,U0o精選名師 優(yōu)秀名師 - - - - - - - - - -第 12 頁，共 31 頁 - - - - - - - - - -精品word 名師歸納總結(jié) - - - - - - - - - - - -已知輸入溝通電壓為90-264V，輸出直流電壓約為400V，主電路輸出功率為 85W，按效率為 90%運(yùn)算，可以得出輸入功率為90W；Boost 電路工作在臨界連續(xù)

23、狀態(tài)，且為開關(guān)頻率不固定的變頻掌握；就最大輸入電流P90inI,1A 11 imaxU90imin 電感中最大峰值電流I,22I,2.8A 12 pmaximaxBoost 功率開關(guān)零電流導(dǎo)通，電感電流線性上升，可得,IV,L 13 iDTS,VV,400,2 ， 90 電感電流顯現(xiàn)的最大和最小占空比分別為為oiminD,0.68,maxV400,o 14 ,VV,400,2， 264,oimaxD,0.067,minV400,of,100kHz設(shè)此時(shí)的開關(guān)頻率，就Boost 電感值為 s 7電力電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)報(bào)告,VD， 2900.68imin,L,H309,max3fI， 100102

24、.8spmax, 15 ,VD，22640.067,imaxL,88,Hmin3,fI， 100102.8spmax,綜上，這里我們?nèi)‰姼校籐LL,LH,300,minmax3.1.2 Boost電感設(shè)計(jì)依據(jù)實(shí)際條件，挑選RM8型磁芯；其結(jié)構(gòu)圖如下圖所示:圖 3-3磁芯規(guī)格圖表 3 磁芯 PC40RM8Z-12的技術(shù)參數(shù)精選名師 優(yōu)秀名師 - - - - - - - - - -第 13 頁，共 31 頁 - - - - - - - - - -精品word 名師歸納總結(jié) - - - - - - - - - - - -Dimensions mm Ap Ae Aw A LTYPE MATERIAL

25、4 222A * B * C cm mm mmnH/N RM8 PC40 22.75*8.2*10.8 0.3130 64.00 48.90 1950.0 Le Ve Wt P 100kHz 200mT Pt 100kHz可協(xié)作 BOBBIN CL3 mm mm g 100.W Watts 幅寬 PIN形狀 38.00 2430.00 13.00 0.97 679.15 8-12 V2Ae,64mm由磁芯參數(shù)表可以查得，所以可以求得需要的匝數(shù)為Li300 ，2.8pmaxN,52.5 16 1,B，Ae0.25，64另外可求的需要加入的氣隙為2267,NA,546410410 ， ,e10 1

26、7 lmm,07.g,6L30910，1表 4 銅線的技術(shù)參數(shù)銅直徑銅面積絕緣直徑帶絕緣面積/m /m A AGW 2 2 2 20. 100. mm mmmm mmJ=4.5A/mm30 0.25 0.0509 0.30 0.0704 0.3385 0.4523 0.229由表 4 的繞線參數(shù)可以求得原邊線圈所需繞線股數(shù)8電力電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)報(bào)告I1imax 18 n,41j，0.05095 ，0.0509變壓器原副邊匝比為UU,4002220,，oimax 19 k,6U15gN52.51 副邊匝數(shù) N,8.75 20 2k6I0.333imax副邊線圈所需繞線股數(shù)21 n,1.342j

27、，0.05095 ，0.0509為防止上電后電感發(fā)熱現(xiàn)象嚴(yán)峻，本試驗(yàn)原邊線圈選取4 股線 50 匝，由于二次線圈的電流很小，本試驗(yàn)取繞線股數(shù)為2 股 6 匝；墊三層紙后測得電感為300uH,漏感為 23uH，電阻 0.7 歐姆；精選名師 優(yōu)秀名師 - - - - - - - - - -第 14 頁，共 31 頁 - - - - - - - - - -3.2后級(jí) Flyback電路的設(shè)計(jì)后級(jí)反激電路的工作原理在上文中已經(jīng)詳述，再次不再贅述；本節(jié)內(nèi)容主要設(shè)計(jì) Flyback的變壓器；1) 變壓器變比的設(shè)計(jì)，變比受兩方面的影響；其一是Mosfet 能夠承擔(dān)的 V，在變 ds 壓器去磁的初始階段，變壓

28、器的漏感會(huì)引起電壓尖峰，此處取電壓尖峰V=60V；其 spike二為二次側(cè)二極管的反相耐電壓；依據(jù)電路圖Mosfet 的型號(hào)為 K11A60D，其 V 為 ds-max600V；二次側(cè)整流二極管型號(hào)為MBR20210C，T其反相耐壓為 V=100V，正向?qū)▔?rev 降 V=0.5V； forwV-V-V600-60-400ds-maxspikein 22 N,-,7.1maxV，V19，0.5oforw 依據(jù)緣由二確定最小匝比:V400in N,4.9 23 minVV,100,19revo折中選取變比為N=6；2) 最大占空比運(yùn)算 :VVN，6 ，19 ，0.5oforwD,0.226

29、24 maxNVVV， ，6，19 ， 0.5 ，400oforwin選取諧振頻率為450KHz，開關(guān)頻率為 60KHz；得出 Mosfet 的最大答應(yīng)導(dǎo)通時(shí)間T,DT,T,0.226，16.6,2.22,3.24us 25 onmaxperosc3) 運(yùn)算初級(jí)電感222-623VTf400 ，3.24 ， 10 ，60， 10inonL,504uH 26 2P2， 90,0.9max9電力電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)報(bào)告4) 原邊峰值電流2P2， 100max 27 I,2.57Ap-63Lf504， 10，60，10精選名師 優(yōu)秀名師 - - - - - - - - - -第 15 頁，共 31 頁

30、 - - - - - - - - - -5) 原副邊匝數(shù)LIp 28 N,pBAemax變壓器選用磁性型號(hào)為PQ26/20，其技術(shù)參數(shù)如表5 所示；表 5 技術(shù)參數(shù)AL4 22 類型 材料 尺寸 mm A * B * C Ap/cm Ae/mm Aw/mm 2nH/N 26.5*12.37*19 0.9971 119.00 84.50 5250.00 PQ26/20 PC44100kHz 200mT Pt/100kHz可協(xié)作 BOBBIN PCL3Le/mm Ve/mm Wt/g100.W Watts 幅寬 PIN形狀 55.50 6530.00 36.00 2.32 195 13.6 12

31、V算的原邊匝數(shù)為44 匝，考慮磁芯的大小，挑選原邊為36 匝；就副邊匝數(shù)為6 匝；6) 運(yùn)算幫助繞組匝數(shù)每匝繞組產(chǎn)生的電壓為V，V19， 0.5of V,3.25 29 wN6s幫助繞組匝數(shù)13，0.6n,4.18 30 max3.25實(shí)際取匝數(shù)為 n 為 6 匝，就掌握芯片V=19.5V ； cc7) 原副邊股數(shù) 原邊電流有效值為DI,I,0.70A 31 pmsp3副邊電流有效值1-DI,NI,7.8A 32 smsp3最終確定原邊股數(shù)為4 股，副邊股數(shù)為15 股，幫助繞組的 2 股； 依據(jù)上述參數(shù)需要的窗口面積為 :22 A1,Sp*Np ， Ss*Ns，Sa*Na*S,4 ， 36，1

32、5，6，2，6 ，0.0704mm,17.3184mm小于磁芯的窗口面積，得出窗口利用率K=0.2；精選名師 優(yōu)秀名師 - - - - - - - - - -第 16 頁，共 31 頁 - - - - - - - - - -精品word 名師歸納總結(jié) - - - - - - - - - - - -10電力電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)報(bào)告繞制好變壓器之后，通過調(diào)劑氣隙調(diào)劑變壓器的激磁電感和漏感，最終墊3 張紙最終測得電感為563uH，漏感為 17.5uH，電阻 0.8 歐姆； 4 試驗(yàn)結(jié)果分析4.1 前級(jí) PFC調(diào)試在只調(diào)試前級(jí) PFC和后級(jí)反激變換器時(shí)，應(yīng)當(dāng)把前后兩級(jí)斷開，電路中JP6 跳線為此供應(yīng)了便

33、利；第一斷開JP6，只調(diào)試前級(jí) PFC；產(chǎn)品的輸入電壓要求為90-264V/AC，為此我們使用試驗(yàn)室量程為0-250V/AC 可調(diào)的調(diào)壓器為產(chǎn)品供電；由于前級(jí)PFC的主電路為 Boost 的電路，而 Boost 電路不行以開路工作，否就會(huì)燒毀輸出濾波電容，因此依據(jù)產(chǎn)品功率以及PFC輸出電壓的大小，我們?cè)?PFC輸出端連接了滑動(dòng)變阻器，將阻值調(diào)至1800 左右，進(jìn)行調(diào) 試；依據(jù)上述情形，將電路連接好進(jìn)行調(diào)試；在第一次上電時(shí)，由于不確定電路是否能夠正常工作，我們通過調(diào)壓器一點(diǎn)一點(diǎn)增加輸入電壓，同時(shí)測試了整流輸出和直流母線電壓；輸入電壓從零逐步增加，當(dāng)輸入電壓增值75V 左右時(shí)，電路處于打嗝狀態(tài)，即

34、一會(huì)兒工作一會(huì)兒不工作，連續(xù)上升輸入電壓，當(dāng)輸入電壓在90V 左右時(shí)，電路正常工作，輸出電壓波形及整流輸出波形如圖4-1 所示；圖 4-1輸出電壓波形及整流輸出波形精選名師 優(yōu)秀名師 - - - - - - - - - -第 17 頁，共 31 頁 - - - - - - - - - -精品word 名師歸納總結(jié) - - - - - - - - - - - -從圖 4-1 可以看出整流輸出電壓開頭是連續(xù)的半周期正弦波，經(jīng)過一段時(shí)間后電壓維護(hù)在一個(gè)較高的水準(zhǔn)；從這一時(shí)間段可以看出電壓的變化有點(diǎn)類似于整流橋 帶容性負(fù)載時(shí)輸出電壓的變化趨勢；即開頭電容電壓低于電源電壓，電容充電，輸 出電壓上升直至一

35、個(gè)較高值; 在電源電壓下降時(shí)，電容電壓高于電源電壓，電容放電，電壓值減??；假如電容足夠大，電容電壓仍沒放完全，電源電壓又上升到高于 電容電壓，再次給電容充電；當(dāng)電容電壓充放電進(jìn)入穩(wěn)態(tài)時(shí)，電壓就會(huì)維護(hù)在一個(gè) 較高的水準(zhǔn)，變化波形如圖4-1 波形的后半部分；依據(jù)這種分析，估計(jì)實(shí)際電路產(chǎn)生圖 4-1 波形的緣由，應(yīng)當(dāng)是芯片工作一段時(shí)間后由于過壓愛護(hù)作用使L6562A 停止工作，此時(shí)開關(guān)管關(guān)斷；Boost 輸出電容對(duì)負(fù)載放電，且電感電流維護(hù)二極管導(dǎo) 通，這樣就有可能構(gòu)成整流橋輸出側(cè)帶容性負(fù)載的電路，由于電感電流維護(hù)二極管導(dǎo)通，此時(shí) Boost 輸出側(cè)電容對(duì)整流橋輸出電壓有箝位作用，致使電壓在一個(gè)較高的

36、值波動(dòng)；只有這樣才能夠說明圖4-1 的波形；圖 4-2 中，通道 1 是 L6562A 芯片過零檢測管腳的信號(hào)，通道2 是 GS端電壓信號(hào)；從電路結(jié)構(gòu)來看， L101 的原邊作為 Boost 的升壓電感，其副邊經(jīng)過電阻R107 與 L6562A11電力電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)報(bào)告芯片的 ZCD管腳連接起來；圖 4-2 ZCD 管腳信號(hào)與 GS端信號(hào)對(duì)比圖精選名師 優(yōu)秀名師 - - - - - - - - - -第 18 頁，共 31 頁 - - - - - - - - - -精品word 名師歸納總結(jié) - - - - - - - - - - - -圖 4-3芯片 VCC管腳電壓圖 4-4前級(jí)開關(guān)管柵

37、極和漏極驅(qū)動(dòng)電壓12電力電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)報(bào)告圖 4-5 L6562A 反饋電壓信號(hào)圖 4-3 至圖 4-5 是前級(jí)電路的幾個(gè)主要測試點(diǎn)的信號(hào)波形；4.2 反激變換器調(diào)試及試驗(yàn)結(jié)果精選名師 優(yōu)秀名師 - - - - - - - - - -第 19 頁，共 31 頁 - - - - - - - - - -精品word 名師歸納總結(jié) - - - - - - - - - - - -分別測試了在后級(jí)直流輸入398.33V，輸出電壓 18.5V，負(fù)載阻值 10 情形下電路各個(gè)波形；如圖4-6 到圖 4-14 所示；各個(gè)波形與前面的分析相一樣，且符合 理論分析，在此不對(duì)波形進(jìn)行具體分析；圖 4-6后級(jí)輸出

38、電壓波形圖 4-7柵源和漏源極波形 通道 1 是 GS，通道 3 是 DS 13電力電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)報(bào)告精選名師 優(yōu)秀名師 - - - - - - - - - -第 20 頁，共 31 頁 - - - - - - - - - -精品word 名師歸納總結(jié) - - - - - - - - - - - -圖 4-8 VCC 引腳輸出波形 如通道 1圖 4-9光耦發(fā)光二極管的陰極電壓圖 4-10反激電路輸出電壓分壓得到的反饋電壓波形14電力電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)報(bào)告圖 4-11 D200 的反極性電壓精選名師 優(yōu)秀名師 - - - - - - - - - -第 21 頁，共 31 頁 - - - -

39、- - - - - -精品word 名師歸納總結(jié) - - - - - - - - - - - -圖 4-12 8.4歐電阻時(shí)反激驅(qū)動(dòng)波形圖 4-13 7歐姆時(shí)反激驅(qū)動(dòng)波形15電力電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)報(bào)告圖 4-14 5.6歐姆時(shí)反激驅(qū)動(dòng)波形依據(jù)輸出電壓和電流值，我們算得后級(jí)反激變換器的輸出功率為4-2 P,UI,19.8， 5.2,102.96Wououtoutt精選名師 優(yōu)秀名師 - - - - - - - - - -第 22 頁，共 31 頁 - - - - - - - - - -精品word 名師歸納總結(jié) - - - - - - - - - - - -反激變換器的效率為P102.96out

40、 4-3 ,， 100%,94.98%P108.4in對(duì)于反激變換器，效率相對(duì)來說是比較高的；通過對(duì)后級(jí)的多次調(diào)試，最終使得反激變換器在輸入400V，額定負(fù)載的情形下可以正常工作；4.3 前后級(jí)聯(lián)調(diào)試經(jīng)過前面分別對(duì)PFC和反激變換器的調(diào)試，其均能正常工作，因此級(jí)聯(lián)的調(diào)試相對(duì)比較順當(dāng)；分別測試了如下波形；圖 4-15輸出端電壓16電力電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)報(bào)告精選名師 優(yōu)秀名師 - - - - - - - - - -第 23 頁，共 31 頁 - - - - - - - - - -精品word 名師歸納總結(jié) - - - - - - - - - - - -圖 4-16 L6562A 的 VCC端電壓圖

41、 4-17直流母線電壓圖 4-18整流輸出波形17電力電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)報(bào)告圖 4-19前級(jí)驅(qū)動(dòng)波形精選名師 優(yōu)秀名師 - - - - - - - - - -第 24 頁，共 31 頁 - - - - - - - - - -精品word 名師歸納總結(jié) - - - - - - - - - - - -圖 4-20前級(jí)電壓反饋 通道 1 和 VCC端 通道 2圖 4-21反激驅(qū)動(dòng)波形18電力電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)報(bào)告圖 4-22 TEA18362 芯片 VCC端輸出精選名師 優(yōu)秀名師 - - - - - - - - - -第 25 頁，共 31 頁 - - - - - - - - - -精品word 名

42、師歸納總結(jié) - - - - - - - - - - - -圖 4-23反激電路輸出電壓分壓得到的反饋電壓波形圖 4-24光耦發(fā)光二極管的陰極電壓19電力電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)報(bào)告圖 4-25 10歐姆時(shí)的反激驅(qū)動(dòng)波形精選名師 優(yōu)秀名師 - - - - - - - - - -第 26 頁，共 31 頁 - - - - - - - - - -精品word 名師歸納總結(jié) - - - - - - - - - - - -圖 4-26 6.5歐姆時(shí)的反激驅(qū)動(dòng)波形圖 4-27 5歐姆時(shí)的反激驅(qū)動(dòng)波形 有打嗝現(xiàn)象 從上圖可知，電路的輸出功率為P=98.98W，輸入功率為 P=119.964W，算得電outin路整個(gè)的效率為=82.5%；5 問題或現(xiàn)象分析為了防止后級(jí)電路因焊接錯(cuò)誤對(duì)前級(jí)電路產(chǎn)生影響，在調(diào)試過程中我們分兩步調(diào)試；先調(diào)試前級(jí)，確保前級(jí)能正常工作；然后將跳線Jp6 和 R052焊接上，再調(diào)劑后級(jí)；20電力電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)報(bào)告對(duì)于前級(jí)調(diào)試，第一次上電時(shí)，調(diào)劑調(diào)壓器輸出電壓有效值為110V，在測量整流橋輸出電壓的波形只是一條直線；針對(duì)此現(xiàn)象進(jìn)而舍棄調(diào)試，對(duì)電路進(jìn)行分析，精選名