单端反激变换器的建模及应用仿真

单端反激变换器的建模及应用仿真摘要：本课程设计的目的是对直—直变换电路中常用的带隔离的Flyback电路（反激电路）进行电路分析、建模并利用Matlab/Simulink软件进行仿真。

首先是理解分析电路原理，以元件初值为起点，用simulink软件画出电路的模型、并且对电路进行仿真，得出仿真波形。

在仿真过程中逐步修正参数值，使得仿真波形合乎要求，并进行电流连续、断续模式与电路带载特性的分析。

关键词：单端反激变换器Matlab/Simulink建模与仿真二、反激变换器的基本工作原理1.基本工作原理（1）当开关管导通时，变压器原边电感电流开始上升，此时由于次级同名端的关系，输出二极管VD截止，变压器储存能量，负载由输出电容C提供能量，拓扑电路如下图。

图2-1开关管导通时原理图为防止负载电流较大时磁心饱和，反激变换器的变压器磁心要加气隙，降低了磁心的导磁率，这种变压器的设计是比较复杂的。

（2）当开关管截止时，变压器原边电感感应电压反向，此时输出二极管导通，变压器中的能量经由输出二极管向负载供电，同时对电容充电，补充刚刚损失的能量，原理图如下图。

图2-2开关管截止时原理图在开关管关断时，反激变换器的变压器储能向负载释放，磁心自然复位，因此反激变换器无需另加磁复位措施。

磁心自然复位的条件是：开关导通和关断时间期间，变压器一次绕组所承受电压的伏秒乘积相等。

2、DCM(discontinuouscurrentmode)&CCM(continuouscurrentmode)根据次级电流是否有降到零，反激可以分为DCM(副边电流断续模式）和CCM（副边电力连续模式）两种工作模式。

两种模式有其各自的特点。

下面两种工作模式时的波形。

图2-3反激变换器工作在CCM下的各个波形图2-4反激变换器工作在DCM下的各个波形两种工作模式有完全不同的工作特性和应用场合。

以下是这两种工作模式的优缺点比较。

Ug 为PWM脉冲信号、U T为开关管承受电压、I L1与I L2原副边电流、U L2副边电压。

前言本文主要论述的是如何对理想的CCM模式下的反激式变换器进行闭环补偿设计，并观察验证补偿结果。

主要分两部分进行论述，一部分是利用小信号建模法建模并计算出相应的传递函数，并由反激变换器的CCM的工作条件算出一组参数。

第二部分是通过matlab对其开环特性的分析，选择合适的补偿方法，并通过simulink进行仿真观察验证。

1 反击变换器的现状反激式(Flyback)变压器，或称转换器、变换器。

因其输出端在原边绕组断开电源时获得能量故而得名。

反激式变压器的优点有:1.电路简单,能高效提供多路直流输出,因此适合多组输出要求.2.转换效率高,损失小.3.变压器匝数比值较小.4.输入电压在很大的范围内波动时,仍可有较稳定的输出,目前已可实现交流输入在 85~265V间.无需切换而达到稳定输出的要求.反激式变压器的缺点有:1.输出电压中存在较大的纹波,负载调整精度不高,因此输出功率受到限制,通常应用于150W以下.2.转换变压器在电流连续(CCM)模式下工作时,有较大的直流分量,易导致磁芯饱和,所以必须在磁路中加入气隙,从而造成变压器体积变大.3.变压器有直流电流成份,且同时会工作于CCM / DCM两种模式,故变压器在设计时较困难,反复调整次数较顺向式多,迭代过程较复杂.由于两种模式的仿真较复杂，本文只对CCM模式下的反激变换器进行仿真和讨论。

2 CCM 模式下反激式变换器的工作原理和传递函数的计算CCM 模式是指，反激式变换器中的变压器在一个周期结束时仍有部分的存储能量。

而这也是CCM 模式下讨论其工作原理和计算传递函数的基础。

CCM 模式下，反激式变换器有两个工作状态，一个是开关Q 导通，另一个是开关Q 断开，如图2.1所示。

V(t)V gD 开关Q断开V g D 开关Q 导通图2.1 CCM 模式下反击变换器的两个工作状态当开关Q 断开时有方程组：⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧+=+-=+=])(,[),()(])(,[,)()(])(,[),()(s s s T L g T c T g L t d t t t i t i t d t t R t v t i t d t t t v t v当开关Q 导通时有方程组：⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧++=++-=++-=],)([,0)(],)([,)()()(],)([,)()(s s g s s L c s s L T t T t d t t i T t T t d t R t v n t i t i T t T t d t n t v t v在周期平均法的基础上，通过在变换器静态工作点附近引入低频小信号扰动，从而对变换器进行线性化处理。

单端反激D C D C电路仿真Company Document number：WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT题目：单端反激D C /D C 电路仿真输入直流电压源，电压28V ，输出电压5V ，电压纹波小于1%，输出额定功率30W ，最小负载电流1A ，开关频率50kHz ，整流二极管通态压降。

计算必须的电感（变压器电感），电容，变压器的变比，功率管的工作占空比等参数，利用simpowersystems 建立单端反激电路的仿真模型。

进行DC/DC 变换器输出功率20W 的仿真，仿真时间。

观察并记录MOSFET 的工作波形（电压，电流波形），输出整流二极管的工作波形（电压，电流波形）和输出电压波形。

1、 参数计算选择开关管的耐压不高于56V选择死区时间为，则2.0 t d ，取效率为%纹波电压1%最小负载电流1A ，则最大电阻有5欧2、仿真图一、负载的仿真。

DC/DC变换器输出功率20w，仿真时间。

观察并记录MOSFET的工作波形（电压，电流波形），输出整流二极管的工作波形（电压，电流波形），输出波形。

输出电压5V，输出额定功率20w，可以算出输出电阻为欧姆。

参数设置如下。

R=（5V）2/20W=ΩDCM模式1)MOSFET管通过的电流、电压波形分析：在MOSFET管关断时，MOSFET两端电压为直流侧电压加上输出侧反应到输入侧的电压之和，当MOSFET管导通时，管子端电压为0V。

在MOSFET管关断时，变压器原边电流为0，副边等效电感对电路放电，电流线性降低，在MOSFET管导通时，变压器原边电源对电感充电，原边电流线性增加。

2)二极管电流电压波形3)输出电压波形根据仿真，当D=40%时,输出V= 不能满足V=5。

调整占空比是D=53%，则输出电压的平均值为，，电压波动范围是，满足1%电压纹波的条件。

（2）CCM模式根据波形调试得D=43%,L(pu)=1)MOSFET管通过的电流、电压波形2)二极管电流电压波形3)输出电压波形输出电压V=电压波动范围是，满足1%电压纹波的条件。

学号：常州大学毕业设计（论文）（2012届）题目学生学院专业班级校内指导教师专业技术职务校外指导老师专业技术职务二○一二年六月反激式变换器电路仿真建模与分析摘要:开关DC-DC变换器是一种典型的强非线性时变动力学系统，存在各种类型的次谐波、分岔与混沌等丰富的非线性现象。

这些非线性现象严重影响开关DC-DC变换器的性能。

因此，深入分析和研究开关DC-DC变换器的分岔和混沌等非线性动力学现象，对开关DC-DC变换器的设计、运行及控制都具有重要的指导意义。

反激式变换器是一种隔离式开关变换器，该变换器利用变压器实现了输入与输出电气隔离。

变压器具有变压的功能有利于扩大变换器的输出设备应用范围，也便于实现不同电压的多路输出或相同电压的多种输出。

运用变压器进行隔离使电源与负载两个直流系统之间是绝缘的，即使输出短路也不会影响外部电源。

本文利用PSIM电路仿真软件进行电路仿真，给出峰值电流控制反激式变换器和电压反馈控制反激式变换器各电路参数变化时的时域波形和在输出电压-安匝和平面上的相轨图，并对输入电压和负载电阻两个参数进行分析，从而确定其稳定工作时的参数区域。

本文对反激式变换器进行建模和PSIM电路仿真分析，了解到该变换器在不同电路参数时的运行情况，有效地估计出该变换器处于稳定工作状态时的电路参数范围，有助于制作实际反激式变换器电路参数的合理选取。

关键词：反激式变换器；安匝和；峰值电流控制；电压反馈控制；稳定性；PSIM；仿真Simulation Modeling and Analysis of the fly back convertercircuitAbstract: Switching DC-DC converters are a type of strong nonlinear and time-varying dynamical systems with all kinds of nonlinear phenomena, such as subharmonic, bifurcation, and chaos. These phenomena will seriously impact the work of the switching DC-DC converters. So, the deep analysis and study of these nonlinear dynamical phenomena have an important significance for design of switching DC-DC converter.Fly back converter is a special switching DC-DC converter, in which the transformer is employed to isolate the input from output. And the use of transformer in fly back converter is convenient to expand the output range and realize multi-output.In this paper, using the PSIM software, the simulation circuits of peak current mode(PCM) controlled fly back converter and voltage mode(VM) controlled fly back converter are built. Based on the simulation circuit and different circuit parameters, the operation of PCM controlled fly back converter is analysed and studied by time-domain waveforms and phase portraits in inductor current and total ampere-turns plane. Besides, the input voltage and load resistor are considered as two variables to depict the steady-state and unsteady-state region of the converter. The research results can help to choose reasonable circuit parameters in designing fly back converter circuit.Key works：Fly back converter; Total ampere-turns; Chaos; Peak current mode control; V oltage mode control; Stability; PSIM; Simulation目次摘要 (I)目次 (III)1 引言 (1)2 开关DC-DC变换器及其控制技术简介 (2)2.1 开关DC-DC变换器 (2)2.1.1 Buck变换器 (2)2.1.2 Boost变换器 (2)2.1.3 Buck-Boost变换器 (3)2.1.4 反激式变换器 (3)2.2开关DC-DC变换器控制技术 (6)2.2.1 固定频率控制技术 (6)2.2.2 可变频率控制技术 (9)2.3 PSIM软件简介 (10)3 反激式变换器的建模与仿真分析 (11)3.1 PCM控制反激式变换器的PSIM建模 (11)3.2 PCM控制反激式变换器的仿真分析 (12)3.3 VM控制反激式变换器的PSIM建模 (14)3.4 VM控制反激式变换器的仿真分析 (14)4 反激式变换器的稳定工作参数域仿真与分析 (16)4.1利用输入电压和负载确定稳定工作参数域 (16)4.2 利用参考电流和负载确定稳定工作参数域 (21)4.3 利用参考电流和输入电压来确定作参数域 (24)5 结论 (27)参考文献 (28)致谢 (30)1 引言开关DC-DC变换器是一类典型的强非线性时变动力学系统，存在各种类型的次谐波、分岔和混沌等丰富的非线性现象[1-15]。

科技信息2014年第1期ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ0引言开关稳压电源核心部分是直流变换器，以内部功率损耗小、转换效率高、体积小、重量轻的优点被广泛应用。

高频功率场效应管的采用，以及新型拓扑技术和集成更多控制和监视功能的小型PWM 集成芯片的出现大大减小了电源的体积。

开关稳压电源工作频率基本在50KHZ 以上，是线性稳压电源工作频率的1000倍以上，使得开关电源滤波效率大大提高。

随着电子技术和应用的迅速发展，开关稳压电源在仪器仪表、计算机、通信、医疗仪器等方面得到了越来越多的广泛应用，发挥了不可取代的巨大作用。

按功率开关的连接方式划分，开关稳压电源分为单端正激式开关电源电路、单端反激式开关电源电路、推挽式开关电源电路。

本文采用单端反激式开关稳压电源电路并在电感电流连续导电模式工作，同时采用高性能固定频率电流模式控制器UC3842驱动开关管，并通过电流电压反馈网络使得输出更精准。

在理论分析同时通过仿真软件saber 进行了验证。

1反激变换器工作原理图1反激变换器图2工作于连续模式原理图下的电感电流如图1所示电路的工作原理如下。

该电路输出接负反馈闭环的采样电压Vom 与参考电压比较，产生的误差信号控制Q1的导通时间，是输出采样电压在负载变化和输入电压变化时跟随参考电压变化。

图中所示变压器为反激变换器类型。

Q1导通时初级绕组就有电流通过，Np 的电压恒定，其电流线性上升，设二极管导通压降为1V,斜率为d i /d t =（V dc -1）/L p 。

在导通之前初级电流上升达到I p =（V dc -1）T on /L p ，L p 为初级励磁电感，整流二极管D1由于反向偏置而截止，因此次级绕组中没有电流I s 通过，初级绕组耦合到次级绕组的能量以磁能形式存在次级绕组中,能量为E =L p （I p ）22°当Q1截止时变压器感应的电压与输入电压正好相反，使得二极管正向偏置导通，储存在次级绕组中的磁能以电能形式释放给负载电路，在Q1关断瞬间，次级电流幅值为I s =I p （N p /N m ）。

实验四十八DC/DC单端反激式变换电路设计实验(信号与系统一电力电子学一检测技术综合实验)实验原理1.单端反激变换电路基本原理在基本的直流/直流变换器中引入隔离变压器，可以实现变换器的输入端和负载端的电气隔离，从而提高运行的安全可靠性和电磁兼容性。

同时当电源电压输出电压V o相差较大时，也不会导致占空比置多个二次绕组输出几个不同的直流电压。

D接近1或0。

而且引入变压器后，可以设图48-1 隔离式单端反激电路的原理图48-1是单端反激变换电路原理图。

电路仅有一个开关管，隔离变压器的磁通只能单方向变化。

当有正向偏压加在开关晶体管T的基极上时，T导通，当集电极一发射极间的电压达到饱和电压V C E ( sat )时，输入电压加在变压器的初级绕组上的电压。

同时，在变压器的次级绕组中感应岀反极性的电压，次极的二极管D中没有电流流过，次级绕组处于开路状态。

这时变压器内部并没有能量传递，电源提供给初级绕组的能量全部存储在变压器中。

开关管断开时，电源停止向初级绕组提供电能，同时变压器绕组产生反向电动势，次级电路的二极管D导通。

变压器内存储的能量向输出侧释放出来，给负载供电，因此该电路称为单端反激变换电路。

2.自激式单端反激变换器原理及其设计图48-2是一种常见的自激式单端反激变换电路，简称RCC电路(Ringing Choke Converter)，广泛应用于50W以下的开关电源，它不需要专门的振荡电路，结构简单，由输入电压与输入、输岀电流改变频率。

(1)自激原理RCC电路的电压和电流波形如图48-3所示。

输入电压V1是输入交流电压经整流的直流电压。

当V1加到输入端时，V1通过电阻R B和晶体管VT1的基—射级给VT1的基极一个正的偏置电压，使VT1导通，变压器T1的初级绕组流过励磁电流，而此时感应到次级的电V s和负载所需的即为斜率为V i / L 的直线，如图 48-3(a)所示。

由于t on 期间能量全部积聚在变压器中，所以初级绕组电流持续增加，并激励磁通增 加。

单端正励变换器的建模及应用仿真按照输入与输出间是否有电气隔离，可分为非隔离DC/DC变换电路和带隔离变压器的隔离DC/DC变换电路。

根据电路中主功率开关器件的个数，分可为单管、双管和四管三类。

单管隔离：正激(Forward)和反激(Flyback)；双管隔离：推挽（Push-Pull）和半桥(Half-Bridge)；四管隔离：全桥（Full-Bridge）。

根据变压器的磁芯磁复位方法的不同，正激电路包含多种不同的拓扑结构。

在电路输入端接复位绕组是最基本的磁芯磁复位方法。

单端正励变换器的电路，如图1所示。

开关S采用PWM控制方式、VD1是输出整流二极管、VD2是续流二极管、L和C是输出滤波电感和滤波电容。

隔离变压器有三个绕组，原边绕组W1，匝数N1；副边绕组W2，匝数N2；复位绕组W3，匝数N3。

绕组中标有“•”的一端为同名端。

VD3是复位绕组W3的串连二极管。

图1单端正励变换器原理图图2开关S导通图3开关S 关断单端正励变换器工作原理分析正激电路在一个开关周期内经历开关导通、关断2个开关状态，如图2和图3所示。

对应于一个开关周期T 的两个时段：t 0~t 1和t 1~t 2。

① t 0~t 1时段在t =t 0时刻，开关S 受激励导通，变压器励磁，绕组W 1的电压u W1为上正下负，副边绕组W 2的电压也是上正下负，输出整流二极管VD 1导通，续流二极管VD 2截止，输出滤波电感L 电流i L 逐渐增长。

11W in d u N U dt Φ==(1) 22W d u N dt Φ= (2) 由（1）和（2）可得：221W in N u U N = (3)在这一时段，加在滤波电感L 上的电压为u W2-U o ，于是有221iL W o in o t d N u U L U U d N -==- (4)当t =t 1,Δt 1=t 1-t 0=t ∞时，i L 从最小值I Lmin ,i L 的增加量221in o W o L on N N U U u U i t DT L L +--∆== (5)式中，D=t on /T ,称为占空比；t on 为开关S 的导通时间。

MATLAB 仿真报告3题目：单端反激DC/DC 电路仿真反激变换器参数如下：额定功率50W ，输入电压72V ，输出电压15V ，滤波电容C=4.7mF ，开关器件选MOSFET ，开关频率20kHz ，变压器变比为72:18。

变压器选择SimPowerSystems 中的线性变压器，选择标幺值pu 制，额定功率和频率分别为50V A 和20kHz ，绕组1电压、电阻和电感分别为72V 、0.001和0，绕组2电压电阻和电感分别为18V 、0.001和0，励磁电阻和电感分别为200和20。

仿真时间0.1s 。

1. 额定负载的仿真。

计算额定时的负载电阻大小。

选择并调整合适占空比，使得输出电压为15V 。

记录输出电压波形，并记录稳态时MOSFET 的工作波形（电压，电流波形），输出整流二极管的工作波形（电压，电流波形）。

首先计算额定电阻值R = U 2P .则R =15250= 4.5Ω。

调整占空比，使输出电压保持在15V 左右，此时占空比D = 45%。

如图：输出电压波形：MOSFET稳定电流及电压波形如图：整流二极管稳态时的工作波形如下所示：2. 试改善上述电路的启动特性，减小输出电压超调。

想要改善电路的启动特性，可以通过增大电容得到。

如果将电路中的电容增大一倍。

可得到以下的输出电压波形：可由上图得到，电压的超调量有着明显减小。

右图中的超调量减小为63.115%。

也可以在输出环节加入RLC进行调节。

3. 小负载的仿真。

R=200欧姆。

设置直流电容初始电压为14V。

调整合适占空比，使得输出电压为15V。

记录输出电压波形，并记录稳态时MOSFET的工作波形（电压，电流波形），输出整流二极管的工作波形（电压，电流波形）。

将负载R调整到200Ω，电容初始电压调为14V，调整了占空比，使得D = 8.0%.得到如下所示输出波形：得到如下MOSFET电流电压波形：整流二极管的电流电压波形如图所示：。

单端反激电路在适配器中的应用及其在SIMetrix下的仿真吴炳娇【摘要】基于MOSFET的单端反激式拓扑电路原理，讨论了由单端反激电路组成的开关电源在SIMetrix下建立的仿真电路，并进行了仿真研究。

为了进行对比分析，结合开关电源在适配器中的实际应用电路，搭建了开关电源实验电路，用示波器检测了核心器件MOSFET在工作过程中两端的电压和电流波形，并将仿真结果和实验结果进行了对比，证明了此仿真电路的可行性。

根据仿真参数的变化，可以优化单端反激电路开关电源各器件的参数。

%The theory of the single-ended flyback topology circuit based on the MOSFET is introduced. The simulation circuit combined with the switching power supply composed of single ended flyback circuit is established and analyzed in SIMetrix. In order to further comparative analysis, combined with the practical application of the switching power supply in the adapter, a switching power supply experimental circuit is built. The voltages and current waveforms of both ends of the core device MOSFET during operation are detected with an oscilloscope. The simulation results are compared with the experimental results that proves the feasibility of this simulation. It establishes the foundation for optimizating the paramters of every part of the switching power supply devices based on the single-ended flyback circuit according to the changing of the simulation parameters.【期刊名称】《电气传动自动化》【年(卷),期】2015(000)005【总页数】4页(P38-40,48)【关键词】金属氧化物场效应晶体管;变压器;单端反激;开关电源;适配器;SIMetrix 【作者】吴炳娇【作者单位】上海矽睿半导体科技有限公司，上海201800【正文语种】中文【中图分类】TM13;TP211+.51任何一种拓扑结构都是基于一个或者多个电力电子器件，并结合控制电路、滤波电路、保护电路等构成。

前言本文主要论述的是如何对理想的CCM模式下的反激式变换器进行闭环补偿设计，并观察验证补偿结果。

主要分两部分进行论述，一部分是利用小信号建模法建模并计算出相应的传递函数，并由反激变换器的CCM的工作条件算出一组参数。

第二部分是通过matlab对其开环特性的分析，选择合适的补偿方法，并通过simulink进行仿真观察验证。

1 反击变换器的现状反激式(Flyback)变压器，或称转换器、变换器。

因其输出端在原边绕组断开电源时获得能量故而得名。

反激式变压器的优点有:1.电路简单,能高效提供多路直流输出,因此适合多组输出要求.2.转换效率高,损失小.3.变压器匝数比值较小.4.输入电压在很大的范围内波动时,仍可有较稳定的输出,目前已可实现交流输入在 85~265V间.无需切换而达到稳定输出的要求.反激式变压器的缺点有:1.输出电压中存在较大的纹波,负载调整精度不高,因此输出功率受到限制,通常应用于150W以下.2.转换变压器在电流连续(CCM)模式下工作时,有较大的直流分量,易导致磁芯饱和,所以必须在磁路中加入气隙,从而造成变压器体积变大.3.变压器有直流电流成份,且同时会工作于CCM / DCM两种模式,故变压器在设计时较困难,反复调整次数较顺向式多,迭代过程较复杂.由于两种模式的仿真较复杂，本文只对CCM模式下的反激变换器进行仿真和讨论。

2 CCM 模式下反激式变换器的工作原理和传递函数的计算CCM 模式是指，反激式变换器中的变压器在一个周期结束时仍有部分的存储能量。

而这也是CCM 模式下讨论其工作原理和计算传递函数的基础。

CCM 模式下，反激式变换器有两个工作状态，一个是开关Q 导通，另一个是开关Q 断开，如图2.1所示。

V(t)V gD 开关Q断开V g D 开关Q 导通图2.1 CCM 模式下反击变换器的两个工作状态当开关Q 断开时有方程组：⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧+=+-=+=])(,[),()(])(,[,)()(])(,[),()(s s s T L g T c T g L t d t t t i t i t d t t R t v t i t d t t t v t v当开关Q 导通时有方程组：⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧++=++-=++-=],)([,0)(],)([,)()()(],)([,)()(s s g s s L c s s L T t T t d t t i T t T t d t R t v n t i t i T t T t d t n t v t v在周期平均法的基础上，通过在变换器静态工作点附近引入低频小信号扰动，从而对变换器进行线性化处理。

单端反激式开关电源的设计及仿真研究来源：电源在线网Single-ended Flyback Switching Power Supply Design and Simulation马暖，苟艳娜，李晓青兰州交通大学自动化与电气工程学院(甘肃兰州730070)Ma nuan, Gou yanna, Li xiaoqing, School of Automation & Electrical Engineering, Lanzhou Jiaotong University(Lanzhou, 730070, China)摘要：电源是各类电子设备的重要组成部分。

设计了以SG1844控制器为核心的单端反激式开关电源的电路，给出了系统的变压器、电压环以及电流环的主要参数设计方法，建立了模型并运用ORCAD/PSPICE对开关电源的整体电路进行仿真实验，结果表明该设计的可行性。

关键词：开关电源双环控制高频变压器PSPICE仿真Abstract：V arious types of electronic equipment, power supply is an important part. SG1844 controller is designed with the core of single-ended flyback switching power supply circuit, given the system transformer, the voltage loop and current loop of the main parameters of the design method, a model and the use of ORCAD/PSPICE for the overall switching power supply circuit simulation results show the feasibility of the design.Keywords: Switching power supply, Dual-loop control, High frequency transformer, PSPICE Simulation［中图分类号］TN86 ［文献标识码］ A 文章编号：1561-0349（2011）09-1 引言由于开关电源既节能又带来巨大的经济效益，引起社会各界的重视而得到迅速推广。

目录一、单端反激式开关电源设计 (3)1.电路参数设计及元器件选取 (3)2.电路拓扑结构 (5)3.负载输出波形 (5)二、部分单端反激式开关电源EMI产生原因及现象 (5)1.MOS管动作时产生的EMI (6)2.二级管动作时产生的EMI (8)三、部分单端反激式开关电源EMI抑制措施分析 (9)1.减缓开关管动作（上升沿、下降沿） (9)2.减小干扰源的大小（对变压器的漏感Le的处理） (13)3.开关管加RCD缓冲吸收电路 (14)4.二级管加RC吸收电路 (18)5.整体效果比较 (21)6.抖频消除Mos管两端电压尖峰 (22)四、EMI电源滤波器的设计 (24)1.电源设备中EMI滤波器的作用 (24)2.EMI干扰类型 (26)3.EMI滤波器的基本结构 (26)4.EMI滤波器的设计原则 (27)5.EMI滤波器结构设计 (28)6.共模和差模扼流圈磁芯和电感参数设计 (28)7.X、Y电容的选取 (29)8.EMI滤波器的正确安装 (30)五、EMI电源滤波器插入损耗测试 (30)1.T型低通滤波器 (30)2.π型低通滤波器 (32)3.实际电容滤波器 (34)4.实际电感滤波器 (35)5.三端电容器 (36)6.大容量电容与小容量电容并联对EMI插入损耗波形分析 (39)六、设计过程中遇到的问题及解决方案 (40)七、设计过程的收获与心得体会 (40)八、参考资料 (41)一、单端反激式开关电源设计1.电路参数设计及元器件选取:36V（1）输入直流电压Vin:12V（2）输出直流电压Vo（3）输出电流I:1.2A（4）电容C:300uF（5）电阻R:10Ω（6）PMOS管：图1.PMOS管参数（7）开关管频率f:50khz（8）占空比D=0.4PMOS管驱动电压参数图2.PMOS管驱动电压参数（9）变压器参数设计（漏感系数K=0.98）由V o V in =N PN S·D1−D得N PN S=2由U P=NU SN=N P N SU P=L P d ip d tU S=M d ip d tM2=L p L s 得L P L S =N P2N S2=4图3.线性变压器参数设计（10）二极管:ues7042.电路拓扑结构图4.单端反激电路拓扑图3.负载输出波形图5.单端反激电路负载输出波形二、部分单端反激式开关电源EMI产生原因及现象功率器件高频开通和关断的操作导致电压和电流快速的变化是产生EMI的主要原因。

单端反击电路二极管反向恢复特性仿真分析题目：单端反激电路输入电压48V，输出电压5V，输出功率10W，开关频率100kHz。

试使用不同类型的二极管，仿真分析二极管反向恢复特性。

一、电路参数设计1.输出功率10W，则输出满载电流I o为：I o=P o/U o=10/5=2A假设占空比D=0.45，根据电压增益表达式可得：n=N2/N1=0.13取N1=100，N2=13。

2、负载设计R o=U o/I o=5/2=2.5Ω3、电感设计电流连续模式下，取20%的满载电流为副边输出电流的纹波值即0.4A。

根据开关闭合时，原边电感电流（等于副边纹波电流乘以匝比）的变化值，得到励磁电感值为：L m=U in*D*T/dip=48*0.45*10u/(0.4*13/100)=4150u4.电容设计根据电解电容的ESR是引起输出电压纹波的主要原因这一理论，结合电解电容ESR值与电容容值的一个经验的乘积比值。

控制输出纹波电压为0.1V，电容纹波电流为0.2*2=0.4A，得到电容容值如下式：C f=65u/(0.1/0.4)=260u二、电流连续模式下二极管反向恢复特性对比1、仿真模型搭建：二极管分别选用mbr1070（70V/10A）、d1n3880（100V/6A）、fe6b（100V/6A）。

2.不同类型二极管反向特性参数对比普通二极管mbr1070（70V/10A）ta=9.8n,tb=210.0n,trr=ta+tb=219.8n. SF =tb/ta=210/9.8=21.4. 快恢复二极管d1n3880（100V/6A）ta=22.6n,tb=88.4n,trr=ta+tb=111n. SF =tb/ta=88.4/22.6=3.91. 超快恢复二极管fe6b（100V/6A）ta=22.0n,tb=24.3n,trr=ta+tb=结论：超快恢复二极管拥有最短的恢复时间和最小的柔性系数。

3. DCM模式下输出电流波形即二极管反向电流波形第一个图可以看出变换器工作在DCM条件下，第二个图为放大的二极管反向恢复电流波形，由图可以看出，DCM 条件下，二极管没有反向恢复电流。

单端正励变换器的建模与仿真在许多场合要求输入与输出之间实现电隔离，这时可在DC-DC变换器中加入变压器，即单端正励变换器。

单端正励变换器的名字来源：所谓单端变换器，是指变压器磁通仅在单方向转变的变换器。

叫正激电路是由于在开关导通时电源能量直接传至负载。

这是相关于反激电路而言的，反激电路在开关导通时电源将电能转化为磁能贮存在变压器中，开关关断时再将磁能转化为电能传送到负载。

那个电路所用的开关器件是IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，绝缘栅双极型晶体管，是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件, 兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优势。

GTR饱和压降低，载流密度大，但驱动电流较大；MOSFET 驱动功率很小，开关速度快，但导通压降大，载流密度小。

IGBT综合了以上两种器件的优势，驱动功率小而饱和压降低。

全控型器件，即通过操纵信号即能够操纵其导通，又可操纵其关断。

：正激电路在一个开关周期内经历开关导通、关断2个状态，如图1和图2所示。

图1开关S导通状态图2开关S关断状态①t0~t1时段S导通，变压器励磁，绕组W1的电压为上正下负，副边绕组W2的电压也是上正下负，VD1导通，VD2截止，L电流慢慢增加。

由此可得：② t1~t2时段S关断VD1关断，VD2导通，电感L电流通过VD2续流， uVD2=0，并慢慢下降。

VD3导通励磁电流经W3和VD3流回输入端，变压器磁复位。

在磁复位未完成前，即t 1~tr时段，开关经受的电压为:变压器磁复位完成后，即 tr~t2时段，开关经受的电压us=UindtdNuwΦ-=11dtdNuwΦ-=22inwUdtdNu=Φ=11dtdNuwΦ=22dtdNuwΦ=33inwUNNu122=dtdNuwΦ-=33inwUdtdNu-=Φ-=33inwUNNu311-=131S inNu UN⎛⎫=+⎪⎝⎭图3 正激电路要紧电压S 开通后，励磁电流i m由0开始，线性增加，直到S 关断。

基于UC3845的单端反激电路设计与仿真
葛笑寒
【期刊名称】《安徽电子信息职业技术学院学报》
【年(卷),期】2018(017)006
【摘要】通过分析单端反激电路的工作原理,提出了一种双路低电压输出系统的设计方案.对功率变换电路、输出回路、输入回路和高频变压器等进进行分析设计.并且采用UC3845控制芯片采用电压和电流双环的控制方法设计控制电路.最后使用MATLAB仿真软件建立了仿真模型,输出均达到了要求,纹波较小,表明设计可行,为系统的应用提供参考.
【总页数】5页(P19-22,31)
【作者】葛笑寒
【作者单位】三门峡职业技术学院,河南三门峡 472000
【正文语种】中文
【中图分类】TN86
【相关文献】
1.基于单端反激电路的高压辅助电源设计 [J], 王和杰;徐广鹦;周徐达;陈炯;冯铖铖
2.基于UC3845的单端反激AC-DC充电器的研究 [J], 黄海峰;张凤登
3.基于UC3845的单端反激DC/DC变换器的研究 [J], 徐维
4.基于UC3842集成控制器的单端反激电源设计 [J], 王新星; 李宏
5.基于单端反激电路双层开关臂双向均衡拓扑 [J], 程燕兵;韩如成
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单端反激DC/DC 电路仿真——计算机仿真技术作业五姓名： 班级： 学号：一、单端 反激电路设计 【实验要求】设计一个单端 反激电路，输入直流电压28V ，输出电压5V ，输出额定功率30W 。

电路开关频率50kHz ，整流二极管通态压降0.8V ，计算功率管的工作占空比，并选择开关管（选择MOSFET ）及二极管。

1、DCM 模式时器件的选择（1）变压器变比及开关管控制信号占空比选择: 取V s =56V ，p s 562828:5.85.8in So N V V N V --===， （2）占空比选择p(1)(10.1) 4.828 5.80.4528 4.828 5.8t o s p in osN d V N D N V V N --⨯⨯===+⨯+，，（3）原边电感大小的计算（4）滤波电容大小的计算5,280.455.8(1)6(1)210() 5.82813200.015in so So s off o p o ooV D N I T I T T V N C uF V V -⨯-⨯-⨯⨯-====∆∆⨯2、CCM 模式时器件的选择（1）变压器变比及开关管控制信号占空比选择: 取V s =56V ，p s 562828:5.85.8in So N V V N V --===，（2）占空比选择2210.8(280.45)()50100042.3362302s in P oT V D L HP ημ⨯⨯⨯⨯===⨯5.08.5828.4288.5828.4in p=⨯+⨯=+=，，osp o s V N N V V N N D（3）原边电感大小的计算最小负载电流0.1A ，则最大电阻有10欧，原边电感量：222522(1)(10.5)10210 4.828582.739622p o s p s N D R T L uH N η---⨯⨯⨯==⨯=（4）滤波电容大小的计算560.521012000.015o s o o I D T C uFV -⨯⨯⨯===∆⨯二、计算机仿真及分析 【实验要求】Ⅰ 满负载的仿真：DC/DC 变换器，R=0.83Ω，C=1320μF,仿真时间0.2s 。

毕业设计（论文）开题报告题目多路输出单端反激式开关电源仿真与设计学生姓名学号院( 系)专业指导教师报告日期2015 年11 月24 日题目类别（请在有关项目下作√记号）设计论文其它√题目需要在实验、实习、工程实践和社会调查等社会实践中完成是否□毕业设计（论文）起止时间2015年10月24日起至2016年04月26日（共16周）1.设计的意义及国内外状况1.1 设计的意义开关电源是电力电子设备中不可或缺的部分,与人们的生活、工作有着密不可分的关系。

在工业自动化控制、军工设备、科研设备、发光二极管照明、工控设备、通讯设备、电力设备、仪器仪表、医疗设备和半导体制冷制热等领域, 都能看到开关电源产品被广泛应用。

开关电源一般由脉冲宽度调节控制和场效应管构成,利用现代电力电子技术,是控制开关管关断和导通时间的比率,维持稳定输出电压的一种电源。

开关电源的发展方向是高频化。

高频化能使开关电源小型化,并使开关电源在更广泛的领域适用,尤其是能在高新技术领域应用,从而推动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、节约资源和保护环境等方面都具有重要的意义。

现有的稳压电源可分成两大类: 线性稳压电源和开关稳压电源.线性稳压电源是比较早使用的一类直流稳压电源, 其特点是输出电压比输入电压低, 反应速度快, 输出纹波较小, 工作产生的噪声低, 效率较低, 发热量大( 尤其是大功率电源) , 间接地给系统增加了热噪声。

开关稳压电源是一种新颖的稳压电源, 通过改变调整管的导电时间和截止时间的相对长短来改变输出电压的大小。

开关稳压电源具有功耗小、效率高、体积小、质量轻和稳压范围宽等特点。

但开关电源还存在较为严重的开关干扰、输出纹波电压高、瞬变响应较差和电磁干扰等缺点。

这就需要靠技术手段和工艺措施来克服上述缺点。

近年来, 电源技术的飞速发展, 使高效率的开关电源得到了越来越广泛的应用。

1.2 国内外研究现状1955 年, 美国人罗耶发明了自激振荡推挽晶体管单变压器直流变换器, 标志着实现了高频转换控制电路. 1957 年, 美国人查赛发明了自激式推挽晶体管双变压器. 1964 年, 美国科学家们提出了取消工频变压器的串联开关电源的设想,为减小电源的体积和质量开创了一条根本的途径.1969 年, 随着大功率硅晶体管耐压的提高和二极管反向恢复时间的缩短等元器件性能的改善, 终于做成了25kHz的开关电源.开关电源最早起源于上世纪50年代初，美国宇航局以小型化、轻量化、为目标，为搭载火箭开发了开关电源。