基于正激變換器的設計-資料下載頁

【導讀】1查詢開關電源設計相關資料。2掌握電源設計一般步驟，研究電源設計的注意事項。27V/10A，輸出電壓紋波小于1%的隔離開關穩壓電源。(不少于)，A0圖紙。，嚴格按照進度計劃完成畢業設計任務。隨著微處理器與數字處理器的發展，需要為它們提供更低的輸出電壓，因此，對低壓大電流正激變換器及其相關技術的研究，在近幾。年得到廣泛的關注。其次，分析了有源箝位正激變換器的工作過程，并對其中的典型參數進。換器專用驅動芯片NCP1562進行管腳功能介紹，以及外圍電路的搭建。最后，完成器件的參數計算，器件的最終選型，并采用MATLAB. 對系統進行仿真。論證了理論分析的正確性和設計方案的可行性。

　　

【正文】 WfWe sU I U IAA K K B f J??燕山大學本科生畢業設計（論文） 20 式中 WeAA變壓器窗口面積和磁芯截面積的乘積 P P S SU I U I? 一次側和二次側 的功率之和 式 (239)表明， WeAA乘積受窗口面積使用系數 0K 、 波形系數 、 開關 器件 工作頻率 sf 、 工作磁通密度 WB 、 電流密度 J 的影響。又因為電流密度 J 直接影響溫度變化，進而影響 WeAA， 可表示為： (240) 式中 電流密度比例系數 常數，通常由磁芯決定 ,如表 21 所示 表 21 各種磁芯結構常數 磁芯種類 損耗 ((允許溫升25℃ ) X KS KW KV 一般罐型磁芯 PCU = PFe 433 48 鐵粉磁芯 PCU≥PFe 403 金屬疊片磁芯 PCU = PFe 366 C型鐵芯 PCU = PFe 323 帶繞鐵芯 PCU = PFe 250 25 根據以上各式可得 (241) fK? ?xwejJ K A A?jKxjK141010 xTf w s jPAPK K B f K????? ????第 2章 正激變換 器 21 式中 AP weAA的乘積 (cm4) TP P P S SU I U I? 之和，稱為變壓器的視在功率，單位為 W 對于不帶中間抽頭的變壓器視在功率為： (242) 通過計算得到 AP 值，查表選擇合適的鐵氧體的 weAA的乘積，一般盡量選擇窗口長寬比較大的磁芯，這樣磁芯的窗口有效使用系數較高，同時可盡量減小漏感。 幾何參數法計算推導 此法又稱為 GK 法， 變壓器滿載時與空載時輸出電壓是有差異的，其大小反應電路內阻 iR 的影響 ， 可以用電壓調整率來表示： (243) 式中 0U 空載時變壓器輸出電壓，單位 V 1U 滿載時變壓器輸出電壓，單位 V iR 各繞組的內阻 假定變壓器一次側和二次側 匝數相等，則 (244) 變壓器一次側 繞組電阻 PR 可表示為 (245) 式中 ? 電阻率，銅質的電阻率一般為 106Ω cm MLT 每匝導 線平均長度，單位 cm 01K 一次側 繞組 的 窗口有效使用系數 ( 01K ＜ 1/2) 0 11TPP ?????????01111 0 0 % 1 0 0 %iRIUUUU? ?? ? ? ?2 1 0 0 1 0 0 %PPPRIU? ? ? ?? ? 201PPWM LT NR AK??燕山大學本科生畢業設計（論文） 22 由法拉第電磁感應定律可得： (246) 由式 (245)和 (246) 可以得： (247) 式 (247)中 假設原邊、二次側的 使用系數相同，為總的窗口使用系數 0K的 1/2，則 01 02 0 2K K K??。令： (248) (249) 又因為 2T P PP U I? ,根據式 (247)式，代入式 (248)式和 (249)，則可得： (250) 則幾何參數為： (251) 通過已知參數求出 GK 的值，然后可求出磁芯的其它參數，最終查表選擇合適 的磁芯。 本文利用 AP 法計算高頻變壓器各項參數， GK 法在 本文 不做計算 。 本章小結 本章主要內容首先是對正激變換器的各種變壓器磁通復位技術的優缺點進行比較，在此基礎上選擇有源箝位正激變換器作為此次設計的主拓撲。然后，對其工作過程進行了詳細分析，從而推導出其典型參數的計算公式。最后，對高頻變壓器的磁芯確定方法進行了初步學習，推導了 AP 法計算公式，為以后變壓 器的設計打好前期基礎。410p p s w efU K N f B A ???2 2 2 2 4010 . 2 9 1 0w s e wfpp K B f A A KUI M L T????2 2 2 40 .1 4 5 1 0wsfeK K B f ???2 0ewG A A KK MLT?2T GeP K K ??2 TG ePK K??第 3章 控制電路 23 第 3 章 控制電路 驅動脈沖調制方式分析 控制電路是高頻開關電源 很重要的部分 ,是電源系統可靠工作的保證 。 開關電源的控制方式基本上都采用時間比率控制 (TRC )方式，根據對輸出電壓平均值進行調制的方式不同， 這種 控制 方式又大致 可 分為三大類 :PWM 脈寬調制、 PFM 脈頻調制和 PWMPFM 調 寬調頻混合電路 [8]。 PWM 脈沖寬度調制 PWM ( P u ls e W id th M o d u la tio n)調制方式就是控制芯片根據輸入電壓的變化， 使輸出脈沖寬度發生變化的一種調制方式。在調制期間脈沖周期 T是固定不變的。不論是負載電流發生變化，還是輸入電壓發生變化，都會引起輸出電壓的變化，通過反饋采樣這個變化，然后經過穩壓控制系統，最終使輸出脈沖寬度改變，從而達到輸出穩定電壓的目的。脈沖寬度調制變化如圖 31 所示， T 不變， onT 發生變化，即脈沖寬度改變。 圖 31 PWM 調制方式 T 不變T on T o ff( a )( c )( b )T on 變寬T on 變窄燕山大學本科生畢業設計（論文） 24 PFM 脈沖頻率調制 PFM ( P u ls e F r e q u e n c y M o d u la t i o n)調制方式就是控制芯片根據輸入電壓的變化，使輸出脈沖周期發生變化的一種調制方式。脈沖頻率調制變化如圖 32 所示， onT 不變，即脈沖寬度不變化，而周期發生變化，即頻率改變。 圖 32 PFM 調制方式 PWMPFM 脈寬脈頻綜合調制 PWMPFM 脈寬脈頻綜合調制方式就是控制芯片根據輸入電壓的變化，不但使輸出脈沖寬度發生變化，而且頻率也同時發生變化的一種調制方式。 PWMPFM 調制方式是同時改變周期 T 和導通時間 onT 兩個參數來實現輸出電壓的穩定 。 PWMPFM 兼有 PWM 和 PFM 的優點，調制過程如圖 33所示。 T on T off( a )( c )( b )周期變小頻率增大周期變大頻率減小第 3章 控制電路 25 圖 33 PWMPFM 綜合調制方式 目前 ,以脈沖 寬度 調制 PWM 應用最多，其 基本原理圖 如下圖 34 所示 。 圖 34 脈沖寬度調制基 本原理圖 基準電壓 :芯片內大部分電路由它供電 ,同時 ,兼作誤差放大器的基準電 壓輸入。 振蕩器 :由恒流充電快速放電電路以及電壓比較器組成 ,振蕩頻率由外接 RC 元件所決定 ,頻率 1f RC? 。 誤差放大器 :將取樣電壓和基準電壓比較放大 ,送至脈寬調制電路輸入端。 脈寬調制器 :輸入為誤差放大器輸出。輸出分兩路 ,一路送給門電路 ,另 一路送給振蕩器輸入端。 門 電路 :門電路輸入分別受分頻器和脈寬調制器的輸入控制。 分頻器 :將振蕩器的 輸入分頻后輸出 ,控制門電路輸出脈沖的頻率。 基準電壓脈寬調制振蕩器 分頻器門電路門電路誤差放大器UABT on T o ff( a )( b )T 改變T on 改變燕山大學本科生畢業設計（論文） 26 開關電源控制方式分析 開關電源按控制方式 [9]可以分為：電壓控制型、電流控制型、 2V 控制型三種，下面對這三種控制方式作一個簡單了解。 電壓控制型 目前，開關電源普遍采用電壓型脈寬調制 (PWM )技術 ,其結果框圖如圖 35 所示。由圖可看出，電壓控制型方法是：利用輸出電壓 0U 采樣作為控制端的輸入信號， 將該信號于基準電壓 refU 進行比較，并將比較結果放大生成誤差電壓 eU ，該誤差電壓 eU 與振蕩器生成的鋸齒波 rU 進行比較生成一個脈寬與誤差電壓 eU 大小成正比的方波，該方波可以控制開關器件的導通與關斷，從而實現對開關變換器輸出電壓的調節。電壓型控制方式只有一個控制環。因此 ， 設計 和分析相對比較簡單。由于鋸齒波的幅值比較大，所以抗干擾能力比較強。 圖 35 電壓控制型結構框圖 電流控制型 電流控制型 PWM 技術是近年才興起的新技術，電流型控制是針對電壓型控制的一些缺點而發展起來的。它保留了電壓控制型的輸出電壓反饋控制部分外，又增加了一個電流反饋控制環節，是一個電壓電流型雙閉環控制系統。所謂電流型控制，就是在脈寬比較器的輸入端將電流采樣信號與誤差放誤差放大器PW M 比較器諧波發生器RU 0U refU eU r第 3章 控制電路 27 大器的輸出信號進行比較，以此來控制輸出脈沖的占空比，使輸出的電感峰值電流跟隨 誤差電壓變化。電流型控制的工作原理：采用恒定頻率時鐘脈沖置位鎖存器，輸出脈沖驅動開關器件導通，電源回路中的電流脈沖就逐漸增大，當電流在采樣電阻上的幅度達到 eU 時，脈寬比較器的狀態翻轉，鎖存器復位，驅動脈沖封鎖，開關管從導通變為截止。這樣，逐個檢測和調節電流脈沖，就可以達到控制電源輸出電壓的目的。其結構框圖如下圖 36 所示： 圖 36 電流控制型結構框圖 與電壓型 PWM 比較，電流型控制具有以下優點： ⑴ 電流型 PWM 開關電源具有更好的電壓調整率和負載調整率。 ⑵ 系統的穩定性和動態特性會有明顯改善。 ⑶ 其內在的限流能力、并聯均流能力，使控制電路簡單可靠。如此看來，電流控制型將會是未來開關電源較為理想的控制方式。 V2 控制型 2V 控制型 是在電流控制型的基礎上產生的， 2V 控制型 與電流控制型的區別在于： 2V 控制型 用 濾波電容電壓采樣替代了電流控制型中的 PWM 比較器的電流采樣輸入。輸出電壓 0U 反饋回來作為兩個控制環的反饋量。一是慢的外環反饋信號，輸入到低帶寬的誤差放大器，該誤差放大器將 0U 與固定的基準電壓 refU 比較，產生 PWM 控制電壓 eU ；二是輸出電壓的紋波 作為內環反饋控制信號，作為 PWM 比較器的斜坡信號反饋到 PWM 比較器qU誤差放大器PW M 比較器RU 0U refU e鎖存器時鐘燕山大學本科生畢業設計（論文） 28 的輸入。事實上， 為電感的紋波電流在輸出濾波電容的寄生電阻上的壓降。 2