开关电源设计(正激式)
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正激反激式双端开关电源高频变压器设计详解高频变压器作为电源电子设备中的重要组成部分,起到了将输入电压进行变换的作用。
根据不同的使用环境和要求,电源电路中的电感元件可分为正激式、反激式和双端开关电源。
下面就分别对这三种电源的高频变压器设计进行详解。
1.正激式电源变压器设计正激式电源变压器是将输入电压通过矩形波进行激励的一种变压器。
其基本结构包括主磁线圈和副磁线圈两部分,主磁线圈用来耦合能量,副磁线圈用来提供输出电压。
正激式电源变压器的设计主要有以下几个步骤:(1)确定主磁线圈的匝数和磁芯的截面积:根据输入电压和电流来确定主磁线圈的匝数,根据输出电压和电流来确定磁芯的截面积。
(2)计算主磁线圈的电感:根据主磁线圈的截面积和匝数来计算电感值。
(3)选择磁芯材料:磁芯材料的选择要考虑其导磁性能和能量损耗等因素。
(4)确定副磁线圈的匝数:根据主磁线圈的输入电压和输出电压的变换比例来计算副磁线圈的匝数。
(5)计算副磁线圈的电感:根据副磁线圈的截面积和匝数来计算电感值。
(6)确定绕线方式和结构:根据磁芯的形状和结构来确定绕线方式和结构。
2.反激式电源变压器设计反激式电源变压器是通过反馈控制来实现变压的一种变压器。
其基本结构包括主磁线圈、副磁线圈和反馈元件等。
反激式电源变压器的设计主要有以下几个步骤:(1)确定主磁线圈的匝数和磁芯的截面积:根据输入电压和电流来确定主磁线圈的匝数,根据输出电压和电流来确定磁芯的截面积。
(2)计算主磁线圈的电感:根据主磁线圈的截面积和匝数来计算电感值。
(3)选择磁芯材料:磁芯材料的选择要考虑其导磁性能和能量损耗等因素。
(4)确定副磁线圈的匝数:根据主磁线圈的输入电压和输出电压的变换比例来计算副磁线圈的匝数。
(5)计算副磁线圈的电感:根据副磁线圈的截面积和匝数来计算电感值。
(6)确定绕线方式和结构:根据磁芯的形状和结构来确定绕线方式和结构。
(7)选择合适的反馈元件:根据反馈控制的需要来选择合适的反馈元件,并设计合适的反馈回路。
单管正激式开关电源变压器设计引言:设计目标:设计一个单管正激式开关电源变压器,输入电压为220V,输出电压为12V,输出电流为1A。
主要的设计目标如下:1.高能效:确保转换效率达到90%以上。
2.稳定性:在负载变化范围内,输出电压波动小于5%。
3.安全性:确保设计的变压器具有过载和短路保护功能。
4.成本:在满足以上要求的情况下,尽量降低设计成本。
设计过程:1.计算变压器的变比:由于输入电压为220V,输出电压为12V,所以变压器的变比为220/12=18.332.计算次级电流:输出电流为1A,因此次级电流为1A。
3.计算主磁环的Ae(过剩面积):根据磁环材料的选择,可以得到主磁环的Ae值。
4.计算主磁环的直径D:根据所选择的磁环材料的饱和磁感应强度,可以得到主磁环的直径D。
5.计算次级绕组的匝数:次级绕组的匝数可以根据变比计算得出。
6.计算次级绕组的截面积:由于次级电流和次级绕组匝数已知,可以计算出次级绕组的截面积。
7.选择铁芯截面积:根据所需的变压器功率,可以选择合适的铁芯截面积。
8.计算输出电压波动:根据设计目标的要求,计算负载变化时输出电压的波动范围。
9.设计过载和短路保护:根据设计目标的要求,设计过载和短路保护电路,以确保变压器的安全性。
设计要点:1.磁环材料的选择:磁环材料应具有高饱和磁感应强度和低磁滞损耗,以提高变压器的效率。
2.绕组材料的选择:绕组材料应具有良好的导电性和低电阻,以减小损耗和提高效率。
3.绝缘材料的选择:绝缘材料应具有良好的绝缘性能和耐高温性能,以确保变压器的安全性和可靠性。
4.冷却系统的设计:变压器在工作中会产生一定的热量,需要设计合适的冷却系统,以保持变压器的温度在安全范围内。
总结:单管正激式开关电源变压器是一种常见的电源转换器,设计时需要考虑效率、稳定性、安全性和成本等因素。
在设计过程中,需要计算变压器的变比、次级电流、主磁环的Ae和直径、次级绕组的匝数和截面积,选择合适的铁芯截面积,设计合适的过载和短路保护电路,并选用合适的磁环材料、绕组材料和绝缘材料。
单管正激式开关电源变压器设计设计一个单管正激式开关电源变压器的主要目标是将输入电压转换为所需的输出电压,并提供适当的电流输出。
这种类型的电源变压器由一个开关管、一个变压器、一个整流电路和一个滤波电路组成。
以下是一个设计单管正激式开关电源变压器的基本步骤:1.确定功率需求:首先,确定所需的输出功率,这将指导变压器的尺寸和开关管的容量选择。
输出功率通常以所需的输出电压和电流来计算,即P=V*I。
2.选择变压器参数:根据所需的输出功率和输入电压范围,选择适当的变压器参数。
变压器一般由工作频率、变比(输出电压与输入电压之比)和功率容量来定义。
变压器的变比可以通过变压器的匝数比来实现,即N2/N1,其中N2是次级(输出)匝数,N1是主级(输入)匝数。
3.选择开关管:选择能够承受所需输出功率的开关管。
开关管的选择与其导通电阻、封装、耐压和工作频率相关。
常用的开关管有晶体管和功率MOSFET。
4.设计整流电路:整流电路用于将开关管的高频交流输出转换为直流输出。
常见的整流电路包括单相桥式整流器和满桥式整流器。
整流电路的设计需要考虑所需的输出电压、电流和纹波功率因素。
5.设计滤波电路:滤波电路用于去除整流电路输出的高频纹波,并提供平滑的直流输出。
常见的滤波电路包括电容滤波器和电感滤波器。
滤波电路的设计需要考虑所需的输出电压纹波和效率。
6.进行模拟和数字仿真:使用计算机软件进行电路的模拟和数字仿真,以验证设计的正确性和性能。
7.制作原型并测试:根据设计的电路图和布局,制作原型并进行测试。
测试包括输出电压和电流的测量、纹波和效率的评估。
8.进行优化:根据测试结果进行设计的优化。
优化的目标包括提高效率、减小纹波和噪声,以及改进稳定性和可靠性。
上述步骤提供了一个基本的单管正激式开关电源变压器设计的框架。
具体的设计细节和参数将取决于所需的输出功率和输出电压等要求。
为了确保电路的稳定性和可靠性,建议在设计过程中仔细考虑电源的保护和故障检测机制。
正激式开关电源技术机密文件开关电源变压器的设计——电路相关技术参数计算公式及其推导刃禾一、正激式开关电源高频变压器:No 待求参数项详细公式 1 副边电压Vs Vs = Vp*Ns/Np 2 最大占空比θonmax θonmax = Vo/(Vs-0.5)1、θonmax的概念是指:根据磁通复位原则,其在闭环控制下所能达到的最大占空比。
2、0.5是考虑输出整流二极管压降的调整值,以下同。
23 临界输出电感Lso Lso = (Vs-0.5)*(Vs-0.5-Vo)*θonmax/(2*f*Po)ton1、由能量守恒:(1/T)*?{Vs*[(Vs-Vo)*t/Lso]}dt = Po 0 2、Ton=θon/f 如果输出电感Ls?Lso:θon=θonmax 4 实际工作占空比θon 否则:θon=?{2*f*Ls*Po /[(Vs-0.5)*(Vs-0.5-Vo)]}ton1、由能量守恒:(1/T)*?{Vs*[(Vs-Vo)*t/Ls]}dt = Po 0 2、Ton=θon/f5 导通时间Ton Ton =θon /f26 最小副边电流Ismin Ismin = [Po-(Vs-0.5)*(Vs-0.5-Vo)*θon/(2*f*Ls)]/[(Vs-0.5)*θon]ton1、由能量守恒:(1/T)*?{Vs*[(Vs-Vo)*t/Ls+Ismin]}dt = Po 0 2、Ton=θon/f7 副边电流增量ΔIs ΔIs = (Vs-0.5-Vo)* Ton/ Ls 8 副边电流峰值Ismax Ismax = Ismin+ΔIs229 副边有效电流Is Is = ?[(Ismin+ Ismin*ΔIs+ΔIs/3)*θon]2ton1、Is=?[(1/T)*?(Ismin+ΔIs*t/Ton)dt] 0 2、θon= Ton/T10 副边电流直流分量Isdc Isdc = (Ismin+ΔIs/2) *θon2211 副边电流交流分量Isac Isac = ?(Is- Isdc) 12 副边绕组需用线径Ds Ds = 0.5*?Is2 电流密度取5A/mm13 原边励磁电流Ic Ic = Vp*Ton / Lp 14 最小原边电流Ipmin Ipmin = Ismin*Ns/Np 15 原边电流增量ΔIp ΔIp = (ΔIs*Ns/Np+Ic)/η 第1页共9页技术机密文件开关电源变压器的设计——电路相关技术参数计算公式及其推导刃禾 16 原边电流峰值Ipmax Ipmax = Ipmin+ΔIp2217 原边有效电流Ip Ip = ?[(Ipmin+ Ipmin*ΔIp+ΔIp/3)*θon]2ton1、Ip=?[(1/T)*?(Ipmin+ΔIp*t/Ton)dt] 0 2、θon= Ton/T18 原边电流直流分量Ipdc Ipdc = (Ipmin+ΔIp/2) *θon2219 原边电流交流分量Ipac Ipac = ?(Ip- Ipdc) 20 原边绕组需用线径Dp Dp = 0.55*?Ip2 电流密度取4.2A/mm21 最大励磁释放圈数Np′ Np′=η*Np*(1-θon) /θon 22 磁感应强度增量ΔB ΔB = Vp*θon / (Np*f*Sc) 23 剩磁Br Br = 0.1T24 最大磁感应强度Bm Bm = ΔB+Br标称磁芯材质损耗P 磁芯材质PC30:P = 600 FeFe25 (100KHz 100? KW/m3)磁芯材质PC40:P = 450 Fe2.41.226 选用磁芯的损耗系数ω ω= 1.08* P / (0.2*100) Fe1.08为调节系数2.41.227 磁芯损耗Pc Pc = ω*Vc*(ΔB/2)*f方形中心柱:Sg= [(a+δ′/2)*( b+δ′/2)/(a*b)]*Sc 28 气隙导磁截面积Sg 22圆形中心柱:Sg= {π*(d/2+δ′/2)/[π*(d/2)]} *Sc229 有效磁芯气隙δ′ δ′=μo*(Np*Sc/Lp-Sc/AL)1、根据磁路欧姆定律:H*l = I*Np 有空气隙时:Hc*lc + Ho*lo = Ip*Np又有:H = B/μ Ip = Vp*Ton/Lp 代入上式得:ΔB*lc/μc +ΔB*δ/μo =Vp*Ton*Np /Lp式中:lc为磁路长度,δ为空气隙长度,Np为初级圈数,Lp为初级电感量,ΔB为工作磁感应强度增量;-7μo为空气中的磁导率,其值为4π×10H/m;2、ΔB=Vp*Ton/Np*Sc3、μc为磁芯的磁导率,μc=μe*μo4、μe为闭合磁路(无气隙)的有效磁导率,μe的推导过程如下:由:Hc*lc=I p*Np Hc=Bc/μc=Bc/μe*μo Ip=Vp*Ton/Lpo 得到:Bc*lc/(μe*μo)=Np*Vp*Ton/Lpo2又根据:Bc=Vp*Ton/Np*Sc 代入上式化简得:μe = Lpo*lc/μo*Np*Sc第2页共9页技术机密文件开关电源变压器的设计——电路相关技术参数计算公式及其推导刃禾25、Lpo为对应Np下闭合磁芯的电感量,其值为:Lpo = AL*Np26、将式步骤5代入4,4代入3,3、2 代入1得:Lp =Np*Sc/(Sc/AL +δ/μo)如果δ′/lc?0.005: δ=δ′230 实际磁芯气隙δ 如果δ′/lc,0.03: δ=μo*Np*Sc/Lp否则δ=δ′*Sg/Sc31 穿透直径ΔD ΔD = 132.2/?f 32 开关管反压Uceo Uceo = ?2*Vinmax+?2 *Vinmax*Np/ Np′ 33 输出整流管反压Ud Ud = Vo+?2*Vinmax*Ns/Np′ 34 副边续流二极管反压Ud′ Ud′=?2 *Vinmax*Ns/Np第3页共9页技术机密文件开关电源变压器的设计——电路相关技术参数计算公式及其推导刃禾二、双端开关电源高频变压器设计步骤:No 待求参数项详细公式如果为半桥:Vs = Vp*Ns/(2*Np) 1 副边电压Vs 否则: Vs = Vp*Ns/Np2 最大占空比θonmax θonmax = Vo/(Vs-0.5)1、θonmax的概念是指:根据磁通复位原则,其在闭环控制下所能达到的最大占空比。
基于单管正激式的高效率开关电源的设计高效率开关电源是一种电子电源,通过使用开关器件(如晶体管或MOSFET)以高效地转换输入电源的电压至所需的电压输出。
相比传统的线性电源,开关电源具有更高的效率和更小的体积。
本文将基于单管正激式的高效率开关电源进行设计。
首先,我们需要选择适合的开关器件。
常用的开关管有MOSFET和BJT。
在本设计中,我们选择使用MOSFET。
MOSFET具有较低的导通电阻和较高的开关速度,能够提供更高的效率。
接下来,我们需要设计正激式电源的基本电路。
正激式电源通常由脉宽调制(PWM)控制器、功率开关、功率变压器和输出滤波器等组成。
PWM控制器用于控制功率开关的开关信号,调整输出电压和电流。
常见的PWM控制器有TL494、SG3525等。
选择合适的PWM控制器并根据设计要求进行参数设置。
功率开关是用来控制输入电源与输出负载之间的连接和断开。
在本设计中,我们采用MOSFET作为功率开关,使用PWM控制器的输出信号来控制MOSFET的导通和截止。
功率变压器用于变换输入电压至所需的输出电压。
根据设计参数和要求,选择合适的功率变压器,并计算出合适的变比。
输出滤波器用于滤除开关频率的高频噪声,并平滑输出电压。
常见的输出滤波器包括电容滤波器和电感滤波器。
根据设计要求选择合适的滤波器并进行参数计算。
在设计过程中,需要对电源的输入电压范围、输出电压和电流进行仔细的选择和计算。
同时,需要考虑电源的功率损耗和效率。
通过合理的设计和选择,可以实现高效率的开关电源。
最后,为了确保设计的可靠性和安全性,需要进行电路的模拟和实际验证。
通过使用仿真软件进行模拟和调试,可以预测和解决潜在的问题。
同时,进行实物电路的组装和测试,验证设计的性能和参数是否满足要求。
综上所述,基于单管正激式的高效率开关电源的设计需要选择适合的开关器件、设计基本电路和参数,并进行模拟和实际验证。
通过合理的设计和选择,可以实现高效率、稳定和可靠的开关电源。
正激式开关电源设计摘要开关电源类型繁多,而正激式开关电源是其中受到广泛运用于众多领域,因为其电路简单,易于集成,且不容易饱和与适合多路输出等突出特点。
所以在本论文中使用的主电路是单端正激式变换器,其是由变压器、开关管组成,用来对电能进行处理。
本论文也对由芯片UC3842组成的结构电路进行分析说明,并且其还要控制MOS管的导通截止,由稳压器供给启动电压,反馈电路中TL431与PC817为主要部分,电容首要会进行整流滤波对干扰等有清除作用,易于系统的稳定,从而完成本设计。
关键词:开关电源;正激式;TL431;UC3842一、绪论在能源的应用领域中,会伴随着人类的发展衍生出愈来愈多的相关的分支,这自然是因为电源的技术不断发展,这就导致了半导体技术、软件技术、控制技术等都会实验运用与开关电源,这会使得人类的电源技术提升到一个不可思议的阶段,在这个阶段里高效率、频率等性能都会提上一大截。
在众多数量的领域之中,军事、工业、运输、网络、建筑业等等都已经在大范围地应用这些新奇的电源技术,而这些技术也大大的促进的这些领域的发展。
电源技术承担关键的角色与大多数领域之中。
正如电网供电的系统等,是需要其可靠、安全、经济。
正激式变换器历史不算悠长,但自从其出现之始,迅速地占有了市场的过半数。
虽然其历史并不长,但是有关拓扑等已被研发者们重新地进行改进抑或是尝试新发展无数次了。
正激式变换器与其他变换器相比长处很多,比如简单的电路拓扑、低损耗的同时又具备高效率,对于输出大电流输出功率不会受到变压器等因素干扰,这也是正激式变换器能够占据市场的优势。
二、主电路的设计与元器件的选择输入交流电压经过不控整流桥(D1、D2、D3、D4)和稳压电路(C1、C2)产生直流电压。
在工作频率的正半周中,二极管D1、D4被接通,二极管D2、D3被关断,这时,二极管D2、D3受到与输出工作频率的电压相同的输入工作频率,而二极管D2、D3在输出工作频率的负半循环中被接通,并且二极管D1、D4被关断,这时,二极管D1、D4所受到的是输入工作频率的压力,并且所述电容器C1、C2也接受所述的输入工作频率电压。
学位论文200W开关电源设计——基于双管正激变换器摘要开关电源是一种由占空比控制的开关电路构成的电能变换装置,用于交流-直流或直流—直流电能变换,通常称其为开关电源。
其功率从零点几瓦到数十千瓦,广泛用于生活、生产、科研、军事等各个领域。
开关电源的核心为电力电子开关电路,根据负载对电源提出的输出稳压或稳流特性的要求,利用反馈控制电路,采用占空比控制方法,对开关电路进行控制。
本设计的交流输入电压范围是85V~265V,输出电压24V,输出功率200W。
该设计能够同时实现输入欠压保护、输出过压保护、功率因数校正等功能。
本设计主要采用单片开关电源芯片L6562D,NCP1015和NCP1217,线性光耦合器PC817A及可调式精密并联稳压器TL431等专用芯片以及其它的分立元件相配合,使设计出的开关电源具有稳压输出功能。
主要用到的开关电源电路拓扑有BUCK电路,BOOST电路和正激电路。
关键词:开关电源,功率因数校正,电路拓扑ABSTRACTThe switching power supply is a power conversion device for AC-DC or DC-DC conversion,which is consist of switching circuits controled by duty cycle.Its power varies from a few tenths of watts to tens of kilos watts,and it is widely used in life,production,scientific research, military and other fields.The core of the switching power supply is power electronic circuit.According to the request of steay output voltage or flow characteristics of power from the load,it can use feedback control circuit with duty cycle control method to control the switching circuit. The AC input voltage of this design ranges from 85V to 265V and the output voltage is 24V,the output power 200W.The design can simultaneously realize functions of input under-voltage protection, output overvoltage protection and power factor correction. The design mainly adopts dedicated chips ,such as single switching power supply chip L6562D, the NCP1015 and NCP1217A, a linear optocoupler PC817 and adustable precision shunt regulator control TL431 ,which is matched with other discrete components to make the switching power supply with voltage regulator output function. The main switching power supply circuit topology are Buck Circuit, the Boost Circuit and a Forward Circuit.Key words:the switching power supply,power factor correction,circuit topology目录第1章开关电源简介 (1)1.1 开关电源的发展简史 (1)1.2 开关电源的发展趋势和前景展望 (1)1.3 本文的主要工作 (2)1.3.1 基本要求 (3)1.3.2 发挥部分 (3)第2章开关电源的分类和基本工作原理 (4)2.1 开关电源的分类 (4)2.2 开关电源的基本工作原理 (4)2.3 PFC原理 (5)2.4 双管正激式变换器工作原理 (6)第3章交流输入部分电路的设计与实现 (8)3.1 原理图设计 (8)3.2 元件参数与选择 (8)3.2.1 压敏电阻 (8)3.2.2 安规电容 (8)3.2.3 泄放电路 (9)3.2.4 共模扼流圈 (9)3.2.5 整流桥和滤波电容 (9)第4章基于L6562D的连续型APFC电路设计与实现 (10)4.1 L6562D功能特点及其工作方式 (10)4.2 设计要求 (10)4.3 工作原理 (10)4.3.1 概述 (10)4.3.2 FOT峰值电流模式分析 (11)4.3.3 FOT峰值电流模式的输入电流畸变 (12)4.3.4 输入电流尖峰畸变的补偿电路 (12)4.4 原理图设计 (14)4.5 参数设计 (14)4.5.1 升压电感的设计 (14)4.5.2 确定电流取样电阻 (17)第5章基于NCP1217A双管正激变换器电路的设计与实现 (19)5.1 NCP1217A功能特点 (19)5.2 设计要求 (19)5.3 原理图设计 (19)5.4 参数设计 (21)5.4.1 变压器和输出电感的设计 (21)5.4.2 确定次级侧的整流二极管 (22)5.4.3 确定输出电容器 (23)5.4.4 脉冲驱动电路的设计 (23)5.4.5 稳压反馈电路设计 (24)第6章基于NCP1015的辅助电源设计与实现 (25)6.1 NCP1015功能特点 (25)6.2 设计要求 (25)6.3 原理图设计 (25)6.4 工作原理 (25)第7章测试报告 (26)7.1 概述 (26)7.1.1 输出电压精度 (26)7.1.2 线性调整率 (26)7.1.3 负载调整率 (27)7.1.4 工作效率 (28)7.1.5 PF值 (30)7.1.6 纹波 (31)7.2 毕设完成指数 (33)7.2.1 基本要求 (33)7.2.2 发挥部分 (33)第8章调试总结 (34)8.1.1 基于NCP1654的PFC调试 (34)8.1.2 基于NCP1217A的双管正激调试 (34)8.1.3 基于L6562D的APFC电路的调试 (34)8.1.4 联调 (35)8.1.5 心得体会 (35)参考文献 (37)附录A 原理图 (38)A.1 APFC设计部分 (38)A.2 双管正激部分 (39)A.3 交流输入部分 (40)A.4 NCP1217A设计部分 (40)A.5 辅助电源设计部分 (40)附录B 器件清单 (41)B.1 交流输入部分参数 (41)B.2 辅助电源设计部分参数 (41)B.3 NCP1217A设计部分参数 (41)B.4 APFC设计部分参数 (42)B.5 双管正激设计部分参数 (42)附录C APFC电路PCB (44)附录D 双管正激电路PCB (45)第1章开关电源简介1.1 开关电源的发展简史开关电源是相对线性电源说的。
开关电源设计技巧连载十正激式变压器开关电源电路参数的计算正激式变压器开关电源是一种常见的电源设计方案,广泛应用于各种电子设备中。
在设计正激式变压器开关电源时,我们需要计算一些电路参数来保证电源的正常工作。
以下是正激式变压器开关电源电路参数的计算方法。
1.输入电压计算:首先,需要确定正激式变压器开关电源的输入电压范围。
一般情况下,输入电压范围是根据电源的应用场所和要求来确定的。
例如,对于工业设备,输入电压范围一般为220VAC;对于电子设备,输入电压范围一般为110VAC。
因此,需要根据输入电压范围来选择合适的变压器。
2.输出电压计算:根据电源的应用场景和要求,确定所需的输出电压。
一般情况下,正激式变压器开关电源的输出电压范围是根据设备的工作电压要求来确定的。
例如,对于一些低功率的电子设备,输出电压一般为5VDC;对于一些高功率的电子设备,输出电压一般为12VDC或者24VDC。
因此,需要根据输出电压范围来选择合适的变压器和输出电路参数。
3.开关频率计算:开关频率是指开关管的开关频率,它决定了电源的工作频率。
一般情况下,开关频率是根据设备的工作要求来确定的。
例如,对于一些需要高效节能的设备,开关频率一般选择在20kHz以上;对于一些功率较低的设备,开关频率一般选择在50kHz以上。
因此,需要根据设备的工作要求来确定开关频率。
4.输出电流计算:输出电流是指电源输出给负载的电流,它决定了电源的输出功率。
一般情况下,输出电流是根据设备的功率要求和负载电阻来确定的。
例如,对于一些低功率的电子设备,输出电流一般在1A以下;对于一些高功率的电子设备,输出电流一般在10A以上。
因此,需要根据设备的功率要求和负载电阻来确定输出电流。
5.开关管参数计算:正激式变压器开关电源中的开关管是承担开关功能的主要器件。
在选择开关管时,需要根据前面计算的电路参数来确定合适的开关管。
例如,需要根据输入电压、输出电压、开关频率和输出电流来确定开关管的导通压降、导通电阻、关断速度和功耗等参数。
7-3 正激式开关电源的设计中山市技师学院 葛中海由于反激式开关电源中的开关变压器起到储能电感的作用,因此反激式开关变压器类似于电感的设计,但需注意防止磁饱和的问题。
反激式在20~100W 的小功率开关电源方面比较有优势,因其电路简单,控制也比较容易。
而正激式开关电源中的高频变压器只起到传输能量的作用,其开关变压器可按正常的变压器设计方法,但需考虑磁复位、同步整流等问题。
正激式适合50~250W 之低压、大电流的开关电源。
这是二者的重要区别!7.3.1 技术指标正激式开关电源的技术指标见表7-7所示。
表7-7 正激式开关电源的技术指标7.3.2 工作频率的确定工作频率对电源体积以及特性影响很大,必须很好选择。
工作频率高时,开关变压器和输出滤波器可小型化,过渡响应速度快。
但主开关元件的热损耗增大、噪声大,而且集成控制器、主开关元件、输出二极管、输出电容及变压器的磁芯、还有电路设计等受到限制。
这里基本工作频率0f 选200kHz ,则301020011⨯==f T =5μs 式中,T 为周期,0f 为基本工作频率。
7.3.3 最大导通时间的确定对于正向激励开关电源,D 选为40%~45%较为适宜。
最大导通时间max ON t 为max ON t =T ⨯max D (7-24)max D 是设计电路时的一个重要参数,它对主开关元件、输出二极管的耐压与输出保持时间、变压器以及和输出滤波器的大小、转换效率等都有很大影响。
此处,选max D =45%。
由式(7-24),则有max ON t =5μs ⨯0.45=2.25μs正向激励开关电源的基本电路结构如图7-25所示。
图7-25 正向激励开关电源的基本电路结构7.3.4 变压器匝比的计算1.次级输出电压的计算如图7-26所示,次级电压2V 与电压O V +F V +L V 的关系可以这样理解:正脉冲电压2V 与ON t 包围的矩形“等积变形”为整个周期T 的矩形,则矩形的“纵向的高”就是O V +F V +L V ,即()ON F L O t TV V V V ⨯++=2 (7-25)式中,F V 是输出二极管的导通压降,L V 是包含输出扼流圈2L 的次级绕组接线压降。
基于UC3843PWM控制的正激式多路直流稳压的开关电源设计概述:直流稳压开关电源是一种能够提供可调输出电压的电源,通过采用UC3843PWM控制芯片,可以实现直流电源的自动调节和稳定输出。
本文将详细介绍如何使用UC3843PWM控制芯片设计一个正激式多路直流稳压开关电源。
1.系统分析和设计需求首先,需要明确系统的总体设计需求。
比如输出电压范围、输出电流、稳定性和效率等。
根据这些需求,设计师可以选择适当的开关电源拓扑结构和控制策略。
在本文中,我们将使用正激式拓扑结构,并通过UC3843PWM控制芯片实现稳压功能。
2.开关电源拓扑选择在本设计中,我们选择了正激式拓扑结构,因为它能提供高效率和较好的输出质量。
3.功率级选择根据输出功率和电压范围,选择合适的功率级元件,如开关管和输出电感等。
在这里,我们可以选择MOSFET作为开关管,磁性元件可以选择高频变压器和电感器。
4.控制策略选择选择适当的控制策略可以实现对输出电压的调节和稳定控制。
在本设计中,我们将使用UC3843PWM控制芯片来完成这个任务。
该芯片具有丰富的功能,包括频率锁定、电流限制和软启动等。
5.基于UC3843的控制电路设计根据UC3843芯片的数据手册,设计基于UC3843的控制电路。
该控制电路包括反馈电路、比较器和调整电源等。
其中,反馈电路用于测量输出电压并与参考电压进行比较,以调节PWM控制信号。
比较器用于比较反馈电压和参考电压,生成PWM控制信号。
调整电源用于为UC3843芯片提供工作电压。
6.输出滤波器设计输出滤波器用于平滑开关电源输出的脉冲波形,以获得稳定的直流输出电压。
常见的输出滤波器包括电容器和电感器等元件的组合。
7.样品制作和实验验证根据上述设计,制作样品电路并进行实验验证。
在实验过程中,需要测量和记录各种参数,如输出电压、输出电流、开关频率和效率等。
8.优化和改进根据实验结果进行分析和优化,对设计进行改进,以满足设计需求。
正激式电源原理设计设计一个正激式电源,需要考虑以下几个主要原理和步骤:1.电源的基本原理:2.输入变压器:3.整流电路:将输入变压器输出的交流电转换为直流电。
常见的整流电路有单相全波整流电路和三相桥式整流电路。
单相全波整流电路由四个二极管和一个电容组成,它的作用是将交流电的负半周转换为正半周。
4.滤波电路:在整流电路输出的直流电上添加滤波电路,以去除由于整流引起的脉动,使直流电更加平稳。
常见的滤波电路有电容滤波和电感滤波。
电容滤波电路通过将电容并联在负载处实现,它的作用是平滑直流电压。
5.稳压电路:稳压电路用于保持输出电压的稳定,以适应负载的变化和输入电源的波动。
常用的稳压电路有线性稳压电路和开关稳压电路。
线性稳压电路通过调整输出电压和输入电压之间的差值来实现稳压,它的主要原理是将多余的能量通过晶体管或稳压管耗散掉。
开关稳压电路则通过开关电源的快速开关和调节器的反馈控制来实现稳压。
6.保护电路:为了确保电源安全稳定地工作,需要加入过流、过压、过载和短路保护电路。
过流保护电路通过感应电流大小来实现对电源的保护,过压保护电路通过感应电压大小来实现对电源的保护,过载保护电路通过感应负载电流大小来实现对电源的保护,短路保护电路通过感应负载电阻变化来实现对电源的保护。
7.PCB设计:在设计正激式电源时,需要进行电路板(PCB)的设计。
PCB设计主要包括指定元器件的位置、连接线路的布局、地线和电源线的布线、电源和负载的连接等。
总结起来,正激式电源的原理设计包括输入变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路和保护电路。
同时需要进行PCB设计,将电路组装在电路板上,保证电源的稳定和安全工作。
以上是正激式电源原理设计的主要步骤和内容,通过合理设计和布局,我们可以得到一个高效、稳定、安全的正激式电源。