变换器设计
DCDC升压稳压变换器设计
DCDC升压稳压变换器设计DC-DC升压稳压变换器是一种常见的电源变换器，用于将低压直流电源（如电池）的电压升高为所需的高压输出。
本文将介绍DC-DC升压稳压变换器的设计原理、组成部分及其工作原理，并进行详细的分析和说明。
DC-DC升压稳压变换器设计的主要目标是将输入直流电压升压到所需的输出电压，同时保持输出电压稳定且具有良好的电流调整性能。
为了实现这一目标，设计者需要考虑以下几个方面：1.输入输出电压和电流：首先确定所需输出电压和电流的数值。
根据要求选择相应的元件和电路拓扑结构。
2. 拓扑结构选择：常见的DC-DC升压稳压变换器拓扑结构有Boost、Flyback和SEPIC等。
选择适合的拓扑结构需要考虑功率转换效率、元件数量和输入输出电流等因素。
3.元件参数选择：选择合适的功率开关管、电感、电容和二极管等元件参数。
元件的选择需考虑其工作频率、电流承受能力和输出纹波等因素。
4.控制电路设计：设计合适的开关控制电路，能够实现稳定的输出电压。
常用的控制电路有单片机控制、模拟控制和PWM控制等。
采用合适的控制方法可以保持输出电压的稳定性和动态响应性。
5.保护电路设计：为了保护DC-DC升压稳压变换器和被供电设备的安全，需要考虑过压、过流和短路保护等电路设计。
这些保护电路可以提高系统的可靠性和安全性。
在进行具体的设计时，首先需要确定输出电压和电流的数值要求，并进一步计算电路参数。
然后选择合适的拓扑结构和元件，并设计出合适的控制电路和保护电路。
接下来进行电路仿真和实验验证，对设计结果进行验证和调整，确保电路性能和稳定性。
最后对整个设计过程进行总结和文档记录。
综上所述，DC-DC升压稳压变换器设计是一个复杂而关键的过程，需要考虑多个因素并进行系统性的设计和调试。
通过合理设计和优化，可以得到稳定性好、效率高且尺寸小巧的DC-DC升压稳压变换器。
这些变换器可以广泛应用于各种电子设备和系统中，如移动电源、电动车充电器和太阳能系统等。
直流变换器的设计(降压)
直流变换器的设计（降压）一、设计要求： (1)二、题目分析： (1)三、总体方案： (2)四、原理图设计： (2)五、各部分定性说明以及定量计算： (5)六、在设计过程中遇到的问题及排除措施： (6)七、设计心得体会： (6)直流变换器的设计（降压）BUCK降压斩波电路就是直流斩波中最基本的一种电路，是用BUCK作为全控型器件的降压斩波电路，用于直流到直流的降压变换。
IGBT是MOSFET与双极晶体管的复合器件。
它既有MOSFET易驱动的特点，又具有功率晶体管电压、电流容量大等优点。
其频率特性介于MOSFET与功率晶体管之间，可正常工作于几十千赫兹频率范围内，故在较高频率的大、中功率应用中占据了主导地位。
所以用BUCK作为全控型器件的降压斩波电路就有了IGBT易驱动，电压、电流容量大的优点。
BUCK降压斩波电路由于易驱动，电压、电流容量大在电力电子技术应用领域中有广阔的发展前景，也由于开关电源向低电压，大电流和高效率发展的趋势，促进了IGBT 降压斩波电路的发展。
一、设计要求：技术参数：输入直流电压Vin=36V输出电压Vo=12V输出电流Io=3A最大输出纹波电压50mV工作频率f=100kHz二、题目分析：电力电子器件在实际应用中，一般是由控制电路，驱动电路和以电力电子器件为核心的主电路组成一个系统。
由信息电子电路组成的控制电路按照系统的工作要求形成控制信号，通过驱动电路去控制主电路中电力电子器件的导通或者关断来完成整个系统的功能，当控制电路所产生的控制信号能够足以驱动电力电子开关时就无需驱动电路。
课程设计步骤分析（顺序）：1.设计主电路，主电路为：采用BUCK变换器，主功率管用MOSFET；2.选择主电路所有图列元件，并给出清单；3.设计MOSFET驱动电路及控制电路；4.绘制装置总体电路原理图，绘制： MOSFET驱动电压、BUCK电路中各元件的电压、电流以及输出电压波形；5.编制设计说明书、设计小结。
BUCK变换器设计
BUCK变换器设计一、引言BUCK（降压）变换器是一种常见的开环降压电源设计，具有广泛的应用领域。
在本文中，我们将详细介绍BUCK变换器的设计原理和步骤。
二、BUCK变换器的基本原理1.输入电压通过一个开关管和一个电感器连接到输出电压。
开关管通过开关周期性地打开和关闭来调整输出电压。
2.当开关打开时，电流通过电感器，能量存储在电感器磁场中。
3.当开关关闭时，电感器上的磁场坍缩，通过一个二极管将存储的能量传递到输出负载电路中。
4.通过调整开关管的开关周期和占空比，可以实现对输出电压的精确控制。
三、BUCK变换器的设计步骤下面是设计BUCK变换器的基本步骤：1.确定输入电压和输出电压范围。
根据应用的需求，确定输入电压和输出电压的合适范围。
输入电压通常由电源提供，而输出电压则由负载需求决定。
2.选择合适的开关器件。
根据输入电压和输出电流的要求，选择合适的开关管和二极管，以确保电流和功率的可靠传输。
3.计算开关周期和占空比。
根据输入输出电压的比例以及工作频率，计算出合适的开关周期和占空比。
这两个参数直接影响输出电压的稳定性和效率。
4.计算电感器和输出电容。
根据预设的开关周期和占空比，计算出合适的电感器和输出电容值。
电感器和输出电容可以提供电流平滑和稳定输出电压的功能。
5.设计反馈电路。
设计一个反馈电路来控制开关管的工作，以实现对输出电压的精确调节。
常见的反馈电路包括PID控制器和比例控制器。
6.进行验证和测试。
在实际应用中，进行验证和测试以确保设计的BUCK变换器满足要求。
四、BUCK变换器的特点和应用1.高效率。
BUCK变换器通过周期性开关操作和能量传递来实现电流和功率的可靠转换，使得效率比传统的线性稳压器更高。
2.范围广。
BUCK变换器可以适应不同的输入电压和输出电压需求，可以应用于多种电子设备和系统。
3.体积小。
由于BUCK变换器的高效转换机制，可以采用较小的电感器和电容器，从而实现体积小巧的设计。
移相全桥变换器参数设计
移相全桥变换器设计一、设计要求输入电压：直流V in= 400V 考虑输入电压波动：385Vdc~415Vdc 输出电压：直流V out= 12V（稳压型）输出最大电流：I max=50 A整机效率：η≥90%输出最大功率：P o=600W开关频率：f=100kHz二、参数计算①输入电流有效值I in=P oη⁄V in=6000.9⁄400=1.67 A考虑安全裕量，选择600V/10A的开关管，型号FQPF10N60C。
②确定原副边匝比n：为了提高高频变压器的利用率，减小开关管电流，降低输出整流二极管承受的反向电压，从而减小损耗降低成本，高频变压器原副边匝比n要尽可能的取大一些；为了在规定的输入电压范围内能够得到输出所要求的电压，变压器的变比一般按最低输入电压V in(min)来进行计算。
考虑到移相控制方案存在变压器副边占空比丢失的现象，以及为防止共同导通，一般我们取变压器副边最大占空比是0.85，则可计算出副边电压V s：V s=V o+V D+V LfD sec (max)=12+1.5+0.50.85=16.47V其中V o=12V为输出电压，V D为整流二极管压降，取 1.5V，V Lf为输出滤波电感上的直流压降，取0.5V。
匝比n：n=N pN s=38516.47=23.27设计中取匝比n=23。
③确定匝数N p、N s变压器次级绕组匝数可由以下公式得出：N s=U s4f s B m A e=16.474×105×0.13×190×10−6=1.66取N s=2，本设计中，最大磁通密度B m=0.13T，磁芯选择PQ3535，A e= 190mm2。
变压器初级绕组匝数N p为：N p=nN s=23×2=46变压器副边带中心抽头，故匝数关系为：46 : 2 : 2。
④变压器原边绕组导线线径和股数由于导线存在肌肤效应，在选用绕组的导线线径是，一般要求导线线径小于两倍的穿透深度，穿透深度与温度频率有关，在常温下计算公式为∆=√2kωμγ（其中：μ为导线材料的磁导率，γ=1ρ）为材料的电导率，k为材料的电导率温度系数。
DC／DC变换器的设计
DC／DC变换器的设计DC/DC变换器是一种电力电子设备，用于将一个直流电源的电压转换为另一个直流电压。
它在电子设备中广泛应用，例如电气车辆、太阳能发电系统和电视机等。
DC/DC变换器的设计需要考虑以下几个方面：1.输入电压范围：根据应用需要，确定所需的输入电压范围。
这有助于选取合适的输入滤波电容和保护电路。
2.输出电压和电流：确定所需的输出电压和电流，并计算所需的功率。
这有助于确定合适的变压器、开关管和输出滤波电容。
3.开关频率：选择适当的开关频率，以平衡系统效率和元件尺寸。
通常，高开关频率可以减小元件的尺寸，但也会增加开关损耗。
4.控制策略：选择合适的控制策略，例如脉宽调制（PWM）或脉冲频率调制（PFM）。
PWM控制可实现快速响应和精确的输出电压稳定性，而PFM控制则可实现高效和高功率因素。
5.过压保护和过流保护：设计合适的过压保护和过流保护电路，以确保系统在故障情况下可靠工作。
6.效率和温度管理：优化设计，以提高系统的能量转换效率，并采取措施来控制元件的温度，以保证长期可靠性。
7.噪声和EMI控制：设计合适的滤波电路和接地布局，以降低系统的输出噪声和电磁干扰。
8.反馈控制：设计适当的反馈控制回路，以实现输出电压的稳定性和动态响应。
9.元件选型和参数计算：根据应用需求，选择适当的开关管、变压器、电感和电容，并计算它们的参数，以满足设计要求。
一般而言，DC/DC变换器的设计可以分为几个主要步骤：确定电路拓扑，选择工作模式，计算各个元件的参数，进行电路仿真和稳定性分析，制作原型并进行实验验证，最后进行性能优化和可靠性测试。
总的来说，DC/DC变换器的设计需要综合考虑输入输出电压、电流、开关频率、控制策略、保护电路、效率、温度管理、EMI控制和反馈控制等因素。
通过系统性的设计和优化，可以实现高效、稳定和可靠的DC/DC变换器。
双向DCDC变换器设计
双向DCDC变换器设计双向直流-直流（DC-DC）变换器是一种电力电子设备，能够实现两个不同电压等效电路之间的能量转换和传输。
这种变换器常用于电池系统、节能转换系统和电网隔离系统等应用中。
本文将介绍双向DC-DC变换器的设计原理、工作原理和性能评估。
一、设计原理双向DC-DC变换器可以分为两个部分：升压变换器和降压变换器。
升压变换器将低电压输入提升为较高电压输出，而降压变换器则将高电压输入降压为较低电压输出。
这两个变换器可以通过一个可调节的开关来实现输出电压的控制。
在实际应用中，通过PWM（脉宽调制）技术来控制开关的导通时间，从而实现输出电压的调节。
二、工作原理双向DC-DC变换器的工作原理如下：1.当升压变换器开关导通时，输入电压经过电感储能，同时输出电容储能开始将能量传递到输出端。
2.当升压变换器开关断开时，储能元件的电感和电容开始释放储存的能量，使输出电压保持稳定。
3.当降压变换器开关导通时，输入电压先通过输出电容释放能量，同时电感储能元件开始储存电能。
4.当降压变换器开关断开时，储能元件释放储存的能量，实现输出电压的稳定。
三、性能评估设计双向DC-DC变换器时需要评估以下几个关键性能参数：1.效率：双向DC-DC变换器的效率主要取决于开关的损耗和传输效率。
通过合理选择开关元件和功率传输电路，可以提高变换器的效率。
2.响应时间：双向DC-DC变换器需要能够快速响应输入电压和输出负载的变化。
降低电路和控制系统的响应时间可以提高变换器的动态性能。
3.稳定性：双向DC-DC变换器需要具有良好的稳定性，以确保输出电压在不同负载条件下保持稳定。
在设计过程中应考虑噪声抑制和滤波技术。
4.安全性：在设计双向DC-DC变换器时，需要考虑过电流、过压和过温等保护功能，以防止电路损坏和事故发生。
在实际设计过程中，还需要考虑其他因素，如电路拓扑选择、元件选择、控制算法和布局布线等。
针对不同的应用需求，可能需要做出不同的设计决策。
电力变换器的设计与分析
电力变换器的设计与分析引言：电力变换器是电子与电气工程领域中的重要组成部分，它将电能从一种形式转换为另一种形式，如交流电转直流电或直流电转交流电。
电力变换器的设计与分析是电气工程师的核心任务之一，本文将探讨电力变换器的设计原理、常见类型以及分析方法。
一、设计原理：电力变换器的设计原理基于电磁感应和电子器件的特性。
通过变压器原理，可以实现电压的升降变换。
而通过电子器件如晶体管、开关管等的开关控制，可以实现电流的开关和调节，从而实现对电能的变换。
二、常见类型：1. 交流至直流变换器（AC-DC Converter）：交流至直流变换器将交流电转换为直流电，常见的应用场景包括电源适配器、电动汽车充电器等。
其主要原理是通过整流电路将交流电转换为脉冲电流，再通过滤波电路将脉冲电流转换为平滑的直流电流。
2. 直流至交流变换器（DC-AC Converter）：直流至交流变换器将直流电转换为交流电，常见的应用场景包括太阳能发电系统、逆变器等。
其主要原理是通过开关电路将直流电转换为脉冲宽度调制（PWM）信号，再通过滤波电路和逆变电路将脉冲信号转换为交流电。
3. 直流至直流变换器（DC-DC Converter）：直流至直流变换器将直流电的电压、电流进行升降变换，常见的应用场景包括电子设备中的电源管理、电池充放电等。
其主要原理是通过变压器原理和电子开关控制，实现对直流电的电压和电流的调节。
三、分析方法：电力变换器的设计与分析需要进行电路仿真和实验验证。
常见的分析方法包括：1. 稳态分析：通过建立电力变换器的数学模型，利用电路分析方法求解电压、电流和功率等稳态参数，以评估电力变换器的性能。
2. 动态响应分析：通过建立电力变换器的差分方程模型，利用时域分析方法研究电力变换器的响应特性，如过渡过程、稳定性等。
3. 效率分析：通过测量输入功率和输出功率，计算电力变换器的效率，评估电能转换的损耗情况。
4. 热分析：通过热传导和热辐射等热学原理，分析电力变换器的热耗散和温度分布，以确保电力变换器的可靠性和稳定性。
电力系统中的电力电子变换器设计与控制
电力系统中的电力电子变换器设计与控制一、引言近年来，随着电力需求的快速增长和可再生能源的广泛应用，电力电子变换器在电力系统中的重要性也日益凸显。
电力电子变换器作为能量转换和调节的核心装置，在电力系统中起着至关重要的作用。
本文将介绍电力电子变换器的设计原理和控制方法，以及其在电力系统中的应用。
二、电力电子变换器设计原理1.1 变换器基本结构电力电子变换器一般由半导体器件、滤波元件和控制电路组成。
其中，半导体器件通常采用功率晶体管（IGBT）或金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET），而滤波元件则包括电容和电感等。
1.2 变换器工作原理电力电子变换器的基本工作原理是通过开关器件的开关操作，将输入电源的直流信号转换为所需的交流信号。
常见的变换器类型包括直流-直流变换器、直流-交流变换器和交流-交流变换器等。
不同类型的变换器需要根据实际应用需求选择适当的控制策略和拓扑结构。
三、电力电子变换器控制方法2.1 开环控制开环控制是指在变换器的开关操作过程中，通过固定的开关方式和开关频率控制输出电压或电流的变化。
开环控制简单直接，适用于一些简单的应用场景。
但是，由于无法对输出量进行精确调节和补偿，开环控制存在精度和稳定性方面的不足。
2.2 闭环控制闭环控制是指在变换器中引入反馈环路，通过测量输出电压或电流，并将测量值与设定值进行比较，根据比较结果对开关器件进行动态调整。
闭环控制可以实现对输出量的精确控制和补偿，提高系统的稳定性和响应速度。
2.3 基于PWM的控制脉宽调制（PWM）是一种常用的电力电子变换器控制方法。
通过改变开关器件的导通和截止时间，以不同的占空比控制输出电压或电流的大小。
PWM控制方式具有响应速度快、效率高、输出纹波小等优点，广泛应用于各种类型的电力电子变换器中。
四、电力电子变换器在电力系统中的应用3.1 交直流变换器交直流变换器是将交流电转换为直流电的装置，常用于直流电源和交流电网之间的电能转换。
《正激变换器的设计》课件
总结词
正激变换器的特点是电路简单、可靠性高、成本低等，广泛 应用于开关电源、适配器、充电器等领域。
详细描述
正激变换器具有电路简单、可靠性高、成本低等优点，因此 在开关电源、适配器、充电器等领域得到广泛应用。它能够 实现输入和输出电压的隔离和变压，同时具有较高的效率和 较低的损耗。
02 正激变换器的设计步骤
通过对电路参数和元件的优化选择， 可以进一步提高正激变换器的效率。
损耗
正激变换器的损耗主要包括开关损耗 、磁性元件损耗和导通损耗。这些损 耗应尽可能降低，以提高整体效率。
温升分析
温度
正激变换器在工作过程中会产生热量，导致温升 。过高的温度会影响变换器的性能和可靠性。
散热
为了控制温升，需要采取有效的散热措施，如自 然散热、强制风冷或液冷等。
选择合适的磁芯和绕组
磁芯材料
01
选择合适的磁芯材料，如铁氧体、硅钢等，以满足工作频率和
磁通密度的要求。
磁芯形状
02
根据实际需求选择合适的磁芯形状，如E型、EE型、罐型等。
绕组线径和匝数
03
根据输入输出电压和电流的大小，计算绕组的匝数和线径，以
确保变压器的电气性能。
计算变压器匝数和线径
匝数计算
根据输入输出电压和磁芯的磁通密度 ，计算绕组的匝数。
、安全认证的要求等方面的内容。
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电路组成
总结词
正激变换器的电路组成包括输入滤波器、开关管、变压器、输出整流器和输出 滤波器等部分。
详细描述
正激变换器的电路组成包括输入滤波器用于抑制电磁干扰，开关管用于控制能 量传输，变压器用于实现电压隔离和变压，输出整流器用于将交流电压转换为 直流电压，以及输出滤波器用于平滑输出电压。
DCDC变换器设计总结
DCDC变换器设计总结DC-DC变换器是一种将直流电压转换为不同直流电压的电力电子装置。
它具有高效率、小体积、可靠性好等优点，在现代电子产品中得到了广泛应用。
本文主要总结了DC-DC变换器的设计过程，并对其中的几个关键要素进行了详细介绍。
首先，DC-DC变换器的设计过程可以分为以下几个步骤：1）确定输入和输出电压要求；2）选择合适的拓扑结构；3）计算元器件的参数；4）进行开关器件和传感器的选取；5）进行稳定性和效率的分析；6）进行仿真验证；7）进行电路板设计和布局；8）制造和测试。
在整个设计过程中，需要充分考虑电路的稳定性、效率、线性度和响应速度等方面的要求。
在选择拓扑结构时，可以根据输入输出电压比例和负载特性来选择。
常见的拓扑结构有降压、升压、降升压、反升压和反降压等。
每种拓扑结构具有不同的工作原理和适用范围。
例如，降压拓扑结构适用于输入电压更高、输出电压更低的情况，而升压拓扑结构则适用于输入电压更低、输出电压更高的情况。
元器件的选择和参数计算是设计过程中的关键环节。
主要的元器件包括开关器件、电感和电容。
开关器件的选择主要考虑其导通和断开的速度、导通和断开时的损耗和热耗散等因素。
电感和电容的选择主要考虑其电流和电压的承受能力、损耗和尺寸等因素。
对于开关频率较高的应用，还需要考虑元器件的电磁兼容性和热耗散问题。
稳定性和效率的分析是设计过程中需要重点考虑的问题。
稳定性主要指的是系统的输出电压和电流在负载变化或输入电压扰动下的稳定性。
效率是指输入和输出之间的能量转换效率。
在进行稳定性和效率分析时，需要考虑电路的反馈控制系统、输出滤波电感和电容的设计以及输入电压和负载的变化。
通过合理选择元器件和参数，可以提高DC-DC变换器的稳定性和效率。
最后，进行仿真验证、电路板设计和制造测试是将设计转化为实际产品的最后几个步骤。
通过仿真验证，可以验证和优化设计方案，减少实际制造过程中的错误和成本。
电路板设计和布局需要考虑信号传输的可靠性和防止电磁干扰。
反激变换器设计步骤
一、设计要求：输入电压p V ：372v ——412v输出电压0V ：4——5v占空比D ：0.25——0.45输入功率：40w开关周期T ：s 410-工作方式：电流断续模式二、设计步骤：1、初选磁芯型号反激变压器的体积主要决定于传递功率的大小，可依据经验或磁芯厂家手册中提供的速选图表，初选一种型号磁芯代入以后的步骤进行计算。
2、确定初级电感量确定原边电感最大值A L ：max2max min 2)(i on p A TP t V L = 确定原边电感最小值B L ：min 2min max 2)(i on p B TP t V L =原边电感的选择p L ：在A L 与B L3、确定初级峰值电流 变换器工作于断续模式时DT L V I P pp =maxmax max min max min 2i p p on p TP L T D V t V ==4、确定初级线圈匝数和气隙δμAe N L p 201= δμpamx p m I N B 0= Ae ：磁芯截面积（2118.2cm ）m B ：磁芯最大磁通密度（T 4.0）0μ：真空磁导率（710*4-π）由上两式确定原边线圈匝数 p N ，气隙长度δ。
5、计算并调整初、次级匝数max min 0on p r p s t V t V N N =0V ：变换器输出电压（v 4） max on t ：开关管导通最大时间（T 45.0）r t ：副边电感电流从最大值max s I 降为0的时间间隔（T 4.0~3.0）6、计算并确定导线线径原边绕组的电流有效值：31max 02D I dt I T I p T p pe ==⎰ 副边绕组的电流有效值：T t I dt I T I r s T s se31max 02==⎰ 当电流较大时，导线采用多股并绕，每股直径不大于2倍穿透深度。
（7）校核窗口面积和最大磁感性强度。
BUCK变换器设计
BUCK变换器设计设计一个BUCK变换器是一个开环控制系统，需要考虑的因素有输入电压范围、输出电压、输出电流、效率等。
首先，确定输入电压范围。
输入电压范围决定了变换器的工作范围。
根据应用需求和电源供应情况，确定输入电压的最小和最大值，通常以直流输入为主。
其次，确定输出电压。
输出电压是设计BUCK变换器的一个重要参数，需要根据应用需求来确定。
通常，在确定输出电压的同时，还需要考虑负载电流和稳定性等因素。
接下来，确定输出电流。
根据应用需求，确定BUCK变换器的输出电流。
输出电流通常是由负载电流和效率等因素决定的。
然后，计算电感和电容值。
根据输入电压范围、输出电压、输出电流等参数，计算电感和电容的数值。
电感的选择需要考虑电流涟漪和功率损耗等因素，电容的选择需要考虑稳压性能和输出纹波等因素。
接着，设计PWM控制电路。
PWM（脉宽调制）控制电路是BUCK变换器的核心部分，它通过调节开关器件的导通时间来控制输出电压的稳定性。
PWM控制电路通常由比较器、电压反馈电路、误差放大器等元件组成。
最后，评估和优化设计。
通过仿真和实验，对设计的BUCK变换器进行评估和优化。
评估主要包括效率、输出纹波、稳压性能等方面。
根据评估结果，对设计参数进行调整和优化，以达到设计要求。
在设计BUCK变换器时，还需要注意一些常见问题，如电磁干扰、开关损耗、温升等。
在选择元件和调整参数时，需要综合考虑这些问题，以确保设计的BUCK变换器能够稳定可靠地工作。
此外，还需要遵循相关的安全规范和电气标准，以确保设计的BUCK变换器符合要求。
综上所述，设计BUCK变换器需要考虑输入电压范围、输出电压、输出电流等参数，通过计算电感和电容值，设计PWM控制电路，并进行评估和优化。
在设计过程中，还需要注意电磁干扰、开关损耗、温升等问题，并遵循相关的安全规范和电气标准。
通过这些步骤，可以设计出稳定可靠的BUCK变换器。
两线制V-I变换器设计
两线制V/I变换器设计V/IV/I 变换器变换器是一种可以用电压信号控制输出电流的电路。
两线制两线制V/I变换器与一般V/I变换电路不同点在：电压信号不是直接控制输出电流，而是控制整个电路自身耗电电流。
同时，还要从电流环路上提取稳定的电压为调理电路和传感器供电。
附图是两线制V/I变换电路的基本原理图：图中OP1、Q1、R1、R2、Rs构成了V/I变换器。
分析负反馈过程：若A点因为某种原因高于0V，则运放OP1输出升高，Re两端电压升高，通过Re的电流变大。
相当于整体耗电变大，通过采样电阻Rs的电流也变大，B点电压变低(负更多)。
结果是通过R2将A点电压拉下来。
反之，若A点因某种原因低于0V，也会被负反馈抬高回0V。
总之，负反馈的结果是运放OP1虚短，A点电压=0V。
下面分析Vo对总耗电的控制原理：假设调理电路输出电压为Vo，则流过R1的电流 I1=Vo/R1 运放输入端不可能吸收电流，则I1全部流过R2，那么B点电压 VB= -I1*R2 = -Vo*R2/R1 取R1=R2时，有VB=-Vo 电源负和整个便送器电路之间只有Rs、R2两个电阻，因此所有的电流都流过Rs和R2。
R2上端是虚地(0V)，Rs上端是GND。
因此R2、Rs两端电压完全一样,都等于VB 。
相当于Rs与 R2并联作为电流采样电阻。
因此电路总电流： Is=Vo/(Rs//R2) 如果取R2>>Rs，Is=Vo/Rs 因此，图3中取Rs=100欧，当调理电路输出0.4~2V的时候，总耗电电流4~20mA. 若不能满足R2>>Rs也没关系，Rs与 R2并联(Rs//R2)是个固定值，Is与Vo仍然是线性关系，误差比例系数在校准时可以消除。
除了电路正确以外，该电路正常工作还需要2个条件：首先要自身耗电尽量小，省下的电流还要供给调理电路以及变送器。
其次要求运放能够单电源工作，即在没有负电源情况下，输入端仍能够接受0V输入，并能正常工作。
电力电子变换器设计与控制
电力电子变换器设计与控制电力电子变换器（Power Electronic Converter）是一种能够将电源的电能通过特定的方式进行转换和调节的电子设备。
它在电力系统中起到了至关重要的作用，被广泛应用于交流传输、直流输电、激光器、电力供应等领域。
本文将主要探讨电力电子变换器的设计与控制。
一、电力电子变换器的基本原理电力电子变换器的基本原理是将输入电源的电能经过转换器的功率变换过程后，输出到负载端。
常见的电力电子变换器有直流-直流变换器（DC-DC Converter）、直流-交流变换器（DC-AC Converter）和交流-直流变换器（AC-DC Converter）等。
1. 直流-直流变换器直流-直流变换器用于将直流电源的电压或电流转换为不同的电压或电流输出。
其主要结构包括升压型变换器（Boost Converter）、降压型变换器（Buck Converter）和升降压型变换器（Buck-Boost Converter）等。
2. 直流-交流变换器直流-交流变换器是将直流电源的电能转换为交流电能输出的设备。
其中，最常见的是逆变器（Inverter），它能够将直流电源的电压或电流转变为交流电源输出。
3. 交流-直流变换器交流-直流变换器是将交流电源的电能转换为直流电能输出的设备。
其中，最常见的是整流器（Rectifier），它用于将交流电源转换为直流电源进行供电。
二、电力电子变换器的设计方法电力电子变换器的设计是根据实际需求来选择合适的拓扑结构、元器件和参数，以实现稳定可靠的电能转换和调节。
设计时需要考虑电压、电流、功率、效率、控制方式等多个因素。
1. 拓扑结构选择拓扑结构选择是电力电子变换器设计的关键。
常见的拓扑结构有单相、三相、全桥、半桥等，不同的拓扑结构适用于不同的应用场景。
2. 元器件选型元器件的选型直接影响着电力电子变换器的性能和可靠性。
在选型时需要考虑元器件的额定电流、电压、功率损耗等参数，以及其可获得性和成本。
全桥变换器原理及设计
03
3.2副边占空比丢失
全桥整流 优点：反向电压低(Vsec) 缺点：成本高，压降大
全波整流 优点：成本低，压降小 缺点：反向电压高(2Vsec)
图3.1 副边整流二极管换流波形
1
2
3
3.3整流二极管的换流
整流桥的寄生振荡产生于变压器的漏感Lr与变压器绕组电容和整流管的结电容之间。
减小副边寄生振荡: RC、RCD缓冲电路 原边侧加二极管箝位缓冲电路等
全桥变换器的原理与设计
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全桥、PS-PWM控制概念
PS-FB ZVS-PWM DC/DC变换器工作原理
移相全桥ZVS PWM 直流变换器关键问题
主电路参数设计
5小信号模型建立方法
主要内容
全桥、PS-PWM控制概念之一 单管、双管、四管（电压电流定额相同） 变换器输出功率比较
0 1
PS-FB ZVS-PWM变换器一些问题
1两桥臂实现ZVS的差异
要实现ZVS开通，必须要有足够的能量来抽走将要开通的开关管并联电容上的电荷，并给同一桥臂将要关断开关管并联电容充电。
超前臂：输出滤波电感Lf与谐振电感Lr是串联的，用来实现ZVS的能量是Lf与Lr中能量之和。---较易
滞后臂：变压器副边是短路的，用来实现ZVS的能量只是谐振电感Lr中的能量。---较难
副边占空比丢失是PS-ZVS-PWM变换器中的一个特有现象：副边占空比Dsec小于原边占空比D，其差即是占空比损失Dloss。图中阴影部分即是副边丢失的电压方波。
01
由Dloss计算式可知：Lr越大， Dloss越大；Vin越低， Dloss越大。
02
Dloss的产生使得Dsec减小，为了在副边得到要求的电压，就要减小变压器匝比。而K的减小带来两个问题：①原边电流增加，开关管峰值电流增加，通态损耗增加；②副边整流管耐压增加。
BucK变换器的设计
④ 线径的选择
1 I max I 0 I 2.2( A) 2 1 I min I 0 I 1.8( A) 2 D 2 2 I rms ( I max I min I min * I max ) 0.896( A) 3
根据有效值在英美导线规格中，选用 AWG22 线，通过的电流为 1.465A ⑤ 磁芯饱和的验证
依 f s 60kHz ，
2.电容的计算与选择 因 I 20%* I0 0.2*2 0.4( A) 由电容公式： C
I L * T 8* V0
实取： 4.7 F ，10V 的电解电容。 当 f s 60kHz
C
I L * T 0.4 2.23 F 8* V0 8*5*5%*60 103
实取： 200 H
-1-
② 铁芯型号的选择 选择铁硅铝铁芯，型号为 CS166125 ③ 线圈圏数计算
由公式： L N 2 AL 103 ( H ), AL为 nH 可得匝数： N
N2
，
L 200 52.7(匝) ，取 53 匝。 3 N AL 10 72 103
二极管的耐流值： 0.896 0.896*30% 1.165( A) 二极管的耐压值： 30 30*30% 39(V ) 取肖特基整流二极管：STPS3L6OQ－3A，60V MOSFET 的耐流值： 0.896 0.896*30% 1.165( A)
-3-
MOSFET 的耐压值： 30 30*30% 39(V ) 取 N 沟道 MOSFET 管：STP60N55F3－80A，55V 4.UC3842 外围参数计算与选择 ① 晶振电阻和电容的计算 为了方便以后的调试取最大占空比为 0.5 当 f s 60kHz 取 R T＝680 ，由 CT＝
DCDC变换器的设计方案
DCDC变换器的设计方案DC-DC变换器是一种将直流电压转换成不同电压级别的直流电压的电子装置。
它是许多电子设备中不可或缺的一部分，其设计方案非常重要。
下面将介绍一种基本的DC-DC变换器设计方案。
首先，设计者需要明确变换器的目标和需求。
例如，确定输入电压范围、输出电压范围、输出电流要求和效率要求等。
这些指标将帮助确定所需的拓扑结构和器件选择。
接下来是选择合适的拓扑结构。
常见的DC-DC变换器拓扑包括降压和升压拓扑，如降压型Buck变换器、升压型Boost变换器和升降压型Buck-Boost变换器等。
根据具体的需求选择合适的拓扑结构。
然后，选择合适的主控元件。
主控元件通常是功率MOSFET或功率BJT晶体管。
它需要能够处理所需的输入电压和输出电流，并能够实现所需的开关频率。
同时，选择合适的主控元件还需要考虑其开关损耗和导通损耗，以提高效率。
在接下来的设计过程中，需要选择合适的输出滤波元件，以滤除开关电压的高频噪声并提供稳定的输出电压。
常见的输出滤波元件包括电感和滤波电容。
合理选择滤波元件的参数可以减小输出电压的纹波和提高稳定性。
此外，设计中还需要考虑保护电路。
保护电路可以防止过电流、过温和短路等故障情况的发生。
这些保护机制通常包括过电流保护、过温保护和短路保护。
最后，设计者需要进行仿真和测试。
使用专业的电子电路仿真软件可以模拟电路性能，包括输入输出电压、电流波形和效率等。
在仿真过程中，设计者可以优化电路参数以满足要求。
完成仿真后，需要进行测试以验证设计的正确性和可靠性。
总之，DC-DC变换器的设计方案需要明确目标和需求，选择合适的拓扑结构和主控元件，设计适当的输出滤波元件和保护电路，并经过仿真和测试验证其性能。
合理的设计方案可以实现高效、稳定和可靠的DC-DC变换器。
介绍反激变换器的设计步骤
介绍反激变换器的设计步骤反激变换器是一种常用的开关电源电路，常见于电子设备中，用于将输入交流电转换为所需的直流电。
下面将介绍反激变换器的设计步骤。
设计反激变换器的步骤如下：1.确定需求和要求：首先需要明确设计的目标，包括输入电压范围、输出电压、输出电流、效率要求等。
根据这些需求，选择相应的元件和电路拓扑。
2.选择变压器：根据输入输出电压的要求和功率计算，选择合适的变压器。
变压器的参数包括输入侧和输出侧的匝数，磁链峰值，相互感应强度等。
选择合适的变压器可以提高系统的效率和性能。
3.选择开关管和二极管：开关管是反激变换器的核心元件，主要承担开关功能，输出控制电流。
选择合适的开关管需要考虑其导通和关断性能，以及压降和功率损耗。
二极管用于接通开关管后的电流，选择合适的二极管可以减少反向回馈电流和损耗。
4.选择辅助元件：辅助元件包括电感、电容和滤波电路等。
电感用于储存和释放能量，电容用于平滑和滤波输出电压。
根据系统的设计要求和计算结果，选择合适的电感和电容，以满足输出电压和电流的稳定性和纹波的要求。
5.选择控制芯片和反馈电路：控制芯片用于监测输入输出电压和电流，并调整开关管的导通和关断时间，以维持输出电压稳定。
选择合适的控制芯片需要考虑其功能、性能和成本等因素。
反馈电路用于将输出电压与参考电压进行比较，并通过控制芯片进行调整。
设计反馈电路需要根据输出电压范围和精度要求选择合适的元件和电路拓扑。
6.进行仿真和优化：使用电路仿真软件对设计的反激变换器进行仿真和优化。
通过仿真可以评估系统的性能和性能，例如效率、纹波电流、纹波电压等，从而进行调整和优化。
7.确定PCB布局和散热设计：根据设计和仿真结果，进行PCB布局和散热设计。
合理的PCB布局可以提高系统的抗干扰性能和稳定性，减少横纹电流和噪声。
散热设计可以提供合适的散热方式和散热面积，以保证系统的稳定性和寿命。
8.原型制造和调试：根据设计和布局结果，制造反激变换器的原型，并进行调试和测试。
准谐振反激变换器设计
准谐振反激变换器设计一、拓扑结构选择在准谐振反激变换器设计中，首先需要选择合适的拓扑结构。
常见的反激变换器拓扑包括单端正激、单端反激、双端反激等。
根据实际需求，选择具有所需特性的拓扑结构，如输入输出电压范围、功率等级等。
二、工作原理分析准谐振反激变换器的工作原理是利用磁性元件的储能特性，在开关管导通期间将电能转换为磁能存储在磁芯中，并在开关管截止期间释放磁能转换为电能供给负载。
通过控制开关管的导通与截止时间，实现输入输出电压的转换。
三、输入输出电压范围确定输入输出电压范围是准谐振反激变换器设计的重要步骤。
根据实际应用需求，选择合适的输入输出电压范围。
同时，需要考虑电压调整率和负载调整率等性能指标，以确保变换器的稳定运行。
四、开关频率与磁性元件选择开关频率的选择对准谐振反激变换器的性能具有重要影响。
较高的开关频率可以减小磁性元件的体积，但会增加开关损耗和散热难度。
因此，需要根据实际需求和散热条件，选择合适的开关频率。
同时，需要选择合适的磁性元件，如变压器、电感器等，以满足设计要求。
五、准谐振条件确定准谐振条件是准谐振反激变换器设计的关键参数。
通过调整开关管的导通与截止时间，使开关管在电压或电流达到谐振点附近时进行切换，实现高效的能量传输。
准谐振条件的确定需要考虑磁性元件的参数、输入输出电压和负载条件等因素。
六、驱动与控制电路设计驱动与控制电路是准谐振反激变换器的核心部分。
根据所选的开关管类型和驱动要求，设计合适的驱动电路和控制电路。
驱动电路应提供足够的驱动电流和电压，以满足开关管的驱动需求。
控制电路应实现所需的控制逻辑和保护功能，以确保变换器的稳定运行。
七、热设计与安全工作区考虑热设计是准谐振反激变换器设计中不可忽视的环节。
由于变换器在运行过程中会产生热量，因此需要采取有效的散热措施，如自然散热、强制散热等，以防止过热导致性能下降或损坏。
同时，需要考虑安全工作区，确保变换器在安全条件下工作。
八、电磁兼容性与可靠性评估电磁兼容性是准谐振反激变换器设计中需要考虑的重要因素。
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变换器设计一、初级并联次级串联2500W 输出EE55/28/17 中心柱C ＝16.95,B ＝37.5, D ＝16.75，E ＝18.9有效参数：A e ＝2.82cm 2, V e ＝34900 mm 3 EE55/28/21 中心柱C ＝16.95,B ＝37.5, D ＝20.75, E ＝18.9Ae ＝3.49 cm 2, V e ＝43200mm 3窗口A w ＝(B-C)×E=(37.5-16.95)×18.9=388.4mm 2,平均匝长l w =2(D+C)+(B-C)×π/2=2(16.95+16.75)+π(37.5-16.95)/2=100mm =2(16.95+20.75)+π(37.5-16.95)/2=107mm 1.设计参数输入电压100~130V输出电压U dc ＝400V ， 最小输出电压U ＝350V 输出功率2500W/2=1250W 变压器频率f=50kHz 假定变换效率η＝0.85，要求功率管满载导通压降小于1.5V 。
2. 磁性采用EE55/28/213. 设在110V 时最大占空度0.96，初级匝数88.91051049.315.0411097.04441=××××××==−f BA DU N e i 匝 取10匝4. 初级平均电流、中值电流和初级有效值4.1311085.01250min =×==i o i U P I η A ,中值电流==97.0i a II 13.8A ，6.92/97.01=×=a I I A5. 次级电流 25.620012502===dc o U P I A 5. 匝比、次级匝数和线圈结构设最低电压为100V ，保证输出最低电压350V ，则变比75.1100175==n 5.171075.112=×==nN N 匝。
取18匝 次级18×2分内外层。
初级夹在中间。
6. 导线尺寸，电流密度j=4A/mm 2初级需要导线截面积4.24/6.94/11===I A cu mm 2窗口宽D w =2E=2×18.9=37.8mm ，考虑骨架和爬电距离，绕线部分宽度D w ’=30mm ，初级铜带厚度08.0304.211===w cu D A H mm 选择厚度0.1mm 铜带。
3301.01=×=cu A mm 2 集肤深度03426.010566.766.74=×==∆f cm=0.3426mm次级单股导线太粗，邻近效应影响严重，同时绕线困难。
采用多股线并联。
因为集肤深度为0.34mm 。
需要的导线截面积56.14/25.64/22≈==I A cu mm 2每层截面积为0.78mm 2。
选择2×d=0.71mm 导线，截面积0.396mm 2，外径d ’=0.79mm 。
每层30/(2×0.79)=18.9，可以绕下18匝。
内层与外层并联。
线圈结构如附图1所示。
7. 校核窗口初级铜线总面积32102111××=××=cu w A N A ＝60mm 2 次级铜总面积512.284396.0182222=××=×=cu w A N A mm 2。
窗口填充系数 227.04.388512.286021=+=+=w w w w A A A k <0.3 初级可以采用更厚铜带，最大到0.14mm 。
窗口高度h=(37.5-16.95)/2=10.275mm,考虑骨架，实际高度8mm 。
初级层间2×0.05mm 绝缘，占有窗口高度h w =(0.1+0.1)×20+(0.79+0.1)×2+0.2×2=4+1.78+0.4=6.78mm<0.8mm 初级＋次级＋层间和线圈间＋外包 8. 计算铜损耗（应用图6-9） 初级导线直流电阻03.07.1010103.26111×××==−cu dc A l R ρ=8.2m Ω初级交流电阻：292.03426.01.01==∆=w D Q ，5层，F R ＝1.1.可以按总有效值计算损耗。
次级直流电阻93.5500792.07.1018103.26222=×××==−cu dc A l R ρm Ω 次级 63.13426.079.0/71.071.083.0/83.0'=×=∆=d d d Q ，1层，F R ＝1.63初级线圈损耗511.12102.86.92321211=×××=×=−dc w R I P W次级线圈损耗092.121093.55)25.65.0(2)5.0(32222=××××=×=−ac w R I P WNN 附图1线圈总损耗为6.2092.1511.121=+=+=w w w P P P W磁芯磁通密度幅值B ＝0.15×0.988=0.1482T 。
如果选用天通TP40C ，单位体积损耗约为70mW/cm 3。
则磁芯损耗为024.32.4307.0=×==e c pV P W变压器总损耗为624.56.2024.3=+=+=c w T P P P W 变压器热阻27.9884.33636===w T A R ℃/W 则变压器温升1.52624.527.9=×==∆T T P R T ℃ 如果风扇冷却。
温升壳降低到50℃以下。
9. 估计磁化电流峰值查得天通TP4材料EE 的A L ＝6.7μH ，激磁电感为μH 6707.610221=×==L m A N L因为开关频率为50kHz ，周期为20μs ，1/4周期上升到最大值,则峰值磁化电流 82.010670105041104463=××××===−m i m i m fL U L T U I A 二、方波逆变器输入直流升压变换器设计1. 设计参数输入10~15V ，输出电压250V ～300V ，输出功率P o ＝300W ，开关频率f=40kHz 。
效率η＝0.80，D=0.97 2. 磁芯参数EC40 用天通 EER40，尺寸 3. 初级匝数3.21049.12.010404)6.012(97.04431=×××××−×==−e i fBA DU N 匝 取N 1＝3匝。
实际磁通密度为1546.02.03319.2=×=B T 在最大输入电压15V 失控时，磁芯最大次感应)100(max 2034.01546.04.1115s B B <=×=u附图2 变压器电压和磁化电流mmA=40,B=22.4,C=13.3,D=13.3,E=29,F=15.4 A e =1.49cm 2,l e =9.8cm,V e =14.602cm 3,A L =3500nH A w =F(E-D)=15.4×15.7=2.42cm 2附图 天通EC40设计参数4. 计算匝比和次级匝数6.264.92506.010250'min min ==−==i o U U n 78.7936.2612=×==nN N 匝，取N 2=80匝5. 初级导线尺寸 输入平均电流 A 5.371080.0300min =×==i o i U P I η如果功率管压降低，损耗小，即效率大于80%，初级电流减少，则以下的计算有足够的余量，导线截面积可以小些，损耗也因此下降。
反之亦然。
占空度D ＝0.97，初级电流有效值 =×==297.05.3721D I I i26.1A 电流密度j=4A/mm 2，导线截面积 ===41.2611j I A cu 6.53mm 2窗口宽度W ＝2F ＝2×1.54=3.08cm ，两端去掉0.68cm 端空，可绕导线宽度为w 1=3.08-0.68=2.4cm ，初级采用铜带，厚度为 272.02453.611===w A d cu w mm 选择0.28mm 厚 铜带。
40kHz 集肤深度 0383.0104066.73=×=∆cm=0.383mm>0.28mm5. 次级电流和导线尺寸次级电流A 2.1250300===o o o U P I 假设次级电流为矩形波，有效值与平均值相等。
次级导线需要截面积 22mm 3.042.1==cu A 选择圆裸导线d=0.63mm ，带漆皮d ’=0.70mm 。
截面积22mm 312.0=cu A 。
6. 线圈结构校验窗口填充系数269.024280312.0232428.022211=×+×××=+×=w cu cu w A N A N A k <0.3~0.35初级夹在中间，次级分成两段，各40匝。
次级每层匝数3.347.0242==w n 匝 需要两层。
为减少电阻，次级可扩大导线尺寸，绕两层。
采用双线并绕，内外并联。
每层40匝，绕线宽度为18mm 。
带漆皮导线直径为45.04018'1==d mmd=0.38mm d ’=0.44mm,截面积A cu2’=0.114mm 2,总的次级截面积A cu2=4×0.114=0.456mm 2 检查窗口系数317.024280456.0232428.022211=×+×××=+×=w cu cu w A N A N A k可以绕下。
次级可以在d=0.31~0.47之间选择，只要绕下，尽量选择大直径，减少电阻损耗。
7. 计算变压器损耗磁芯损耗从工作频率f =40kHz ，B ＝0.1546T ，由天通TP4D 特性查得p=35mW/cm 3,则磁芯损耗为51.0602.14035.0=×==e c pV P W线圈损耗 初级导线电阻Ω=××+××=×××==−−m 434.02028.04.2)9.233.1(6103.2028.04.2103.2616111w cu dc l N A l R ρ导电集肤系数==∆=383.028.0w D Q 0.731 因加在次级间，每段为1.5匝，由图6-9查得F R ＝1.1。