課程設計論文-多路輸出開關電源(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 脈沖變壓器是反激變換器的一個重要組成部分。 F 面給出 該高頻變壓器的具體設計過程 。 磁心的選擇 根據輸出功率和磁心截面積經驗公式 ． 4 e= x P l 為變壓器直流功率 P85％， A e 為磁心有效截面積。將參數值帶入得 c m 。選用 E I 型磁 12,按廠家提供的數據選 EI40，其有效面積為 c m，直流功率達 100W， 不過在這種功率變壓器中實現磁耦合的磁路不是普通變壓器中的硅鋼片，而是在高頻情況下工作的磁導率較高的鐵氧體磁心或鈹莫合金 等磁性材料，其目的是為了獲得較大的勵磁電感、減小磁路中的功率損耗，使之能以最小的損耗和相位失真傳輸具有寬頻帶的脈沖能量 可滿足設計要求。 輸入繞組和 5 v 輸出繞組匝數比計算 單端反激式開關電源變壓器初級輸入電壓和初級導通時間乘積是一個常數。計算匝比時，輸入電壓應和導通時間或工作比相對應，計算公式如下； 211 UpUpaan ??? 10 西華大學課程設計說明書 說明書 a 為額定工作狀態時的工作比。采用 UC3844，工作比應小于 50％，這里取 35％ U 為變壓器的輸入電壓， 220V 交流輸入電壓經整流濾波后得到約 300V 高壓，所以取 U300 V， U 為 5V 繞組輸出電壓，考慮到整流二極管上 的壓降和繞組線圈上 V 的壓降 u，取 v。將相關值帶入得 n≈ 2 6。 初級電感 單端犀激式開冉源變壓器的臨界電感： 66 10221 21m i n ???????? ?? PoTnU pUp nU pUpL T 為 UC3844 的工作周期。通常 反激式開關電源變壓器初級電感 ≥ L min。氣隙長度可根據式子 BmAo IpIpIx ????2214. ? 其中 L g 為磁心氣隙長度 ( mm)， A B 為脈沖磁感應增量 ( T) ，提供的磁心數據表知 A Bin =。 Ip1 為變壓器初級峰值電流 。 ? ? 61021 211221 211 ????????? nU pUp nU pUpLpTPonU pUp nU pUpIp 初次級繞組匝數 由公式 ????? IpIsBmN ? 可計算出初級繞組匝數 N 為 109 匝。用于穩壓的 5 V 繞組的匝數是至關重要的，其它次級繞組的確定是根據與它之間的電壓比例關系確定 的。根據上面計算出的匝比，可求得 5V 繞組匝數 N： 4 匝，每匝反激電壓為 _0I ： 25V/匝。其它幾路次級繞組的匝數可根 Ni 南缶確定， UN p 為相應的次級繞組輸出電壓和匝數。 線徑選取 各繞組導線 直 d 根據式 JIdi ? 確定。式中 I 為各繞組有效電流。初級繞組的有效電流可 根據公式 31 aIpdi ?? 11 西華大學課程設計說明書 說明書 計算出，次級繞組的有效電流根據表中的設計要求得到 在計算所需的導線直徑時，應考慮趨膚效應的影響，當徑大于兩倍穿透深度時，應盡可能采用多股導線并繞，每股導線 直徑按魯計算 。 其中 n 為導線股數， d I n 為 n 股導線繞時的每股直徑 ( mm) 。 整 流濾波 其電路圖如圖 。 圖 整 流濾波 利用二極管的單向導電性，在變壓器副邊電壓 U2 為正的半個周期內，二極管正向偏置，處于導通狀態，負載 R 上得到半個周期的直流脈動電壓和電流；而在 U2 為負的半個周期內，二極管反向偏置，處于關斷狀態，電流基本上等于零。由于二極管的單向導電作用，將變壓器副邊的交流電壓變換成為負載 R 兩端的單向脈動電壓，達到整流目的 。單相半波整流電路的輸出是半個半個脈動正弦波，屬于非正弦周期電路的范疇，可用傅立葉級數對半波輸出電壓 u o 的波形進行分析。在計算整流輸出電壓的基波峰值UOM1。 設整流電路的交流輸入電壓 tUu ωsin2 22 ? ， 根據 圖 可知，在輸入電壓的一個工頻周期內，在負載上得到輸出電壓波形只是半個正弦波。 在 整流情況下，整流電路的輸出電壓瞬時值為 π2 ωπ 0 π ω0 ωs i n2 2o ??? ?? ??? t ttUu 其中 U2 為變壓器副邊電壓的有效值，因此 根據定義，可以求出輸出電壓平均值 220 2O ( A V ) 2)ω(dωs i n2π1 UUttUU ??? ??2 輸出電壓的脈動系數 S 用來描述輸出電壓中，交流分量與直流分量的比例關系，從而對整流輸出電壓給予評價。輸出電壓的脈動系數 S 的定義如下 O(AV)1OMUUS ? 式中 UOM1 是輸出電壓中基波或（最低次諧波）的 峰值 ， UO（ AV） 是輸出電壓的平均值。 12 西華大學課程設計說明書 說明書 對于 UOM1 如何求解？單相半波整流電路的輸出是半個半個脈動 正弦波，屬于非正弦周期電路的范疇，可 用傅立葉級數對半波輸出電壓 u o 的波形進行分析。在計算整流輸出電壓的基波峰值 UOM1 時， u o 的傅立葉級數式表示為 ????? 1 nO ( A V )o c osn tnaUu ? 其中 ??? 22 on ) d( c o s2TTttnuTa ?? 整流電路中， u o 的周期與 U2 相同，所以， u o 的基波角頻率為 ?，則 ????? 22 22211OM2) d( c os2π1???? UttUaU 于是脈動系數 22 22O ( A V )1OM ???? UUUUS 由此可見，整流電路輸出電壓的脈動系數為 157%，含有很大的脈動成分。 在整流電路中，整流二極管串聯在輸出回路中，因此，整流二極管的正向平均電流 ID(AV)任何時候都等于流過負載的輸出平均電流 IO L2L2LO ( A V )OD ( A V ) 2 R URURUII ???? 當負載電流平均值已知時，可以根據上式來選定整流二 極管的 ID(AV)。 整流二極管在截止時，它兩端所承受的最大反向電壓。選管時應選擇耐壓值 URM 比高的管子，以免發生反向擊穿。由圖 的波形圖可看出，整流二極管所承受的最大反向電壓就是變壓器副邊電壓的最大值 2Rmax 2UU ? 整流電路的結構簡單，但輸出波形脈動系數大，直流成分低，并且電源變壓器有半個周期不導電，利用效率低。 因為這 種電路只在交流電壓的半個周期內才有電流流過負載，所以稱為單相 整流電路。 電感濾波電路，二 極管的導通角也是 180?，當忽略電感器 13 西華大學課程設計說明書 說明書 L 的電阻時，負載上輸出的電壓平均值也是 2O(AV) UU ? 。如果考慮濾波電感的直流電阻 R，則電感濾波電路輸出的電壓平均值為 2LLO (A V ) URR RU ??