电力电子变流装置正激变换器课设

《电力电子变流装置》

课程设计

学生姓名：

学号：

专业班级：

指导教师：***

二○一四年 5 月 1 日

目录

1.课程设计目的 (3)

2.课程设计题目描述和要求 (3)

3.课程设计报告内容 (3)

4.结论 (14)

1.课程设计目的

本次课程设计通过设计一个完整的正激变换器加深对电力电子变流装置的结构特和功能原理的了解，学会对主电路的元器件参数的计算和设计，懂得根据工程设计经验选取合适的器件类型并考虑到散热装置，学会分析电子电路的稳定性，借助反馈环节设计出符合要求的装置，通过SABER仿真调校使结果更为精确。

2.课程设计题目描述和要求

性能指标：

1、输入电压：AC85V-265V

2、输出

1路：输出电压：DC48V，输出电流：2A

2路：输出电压：DC5V，输出电流：3A

3、输出纹波电压：＜100mv

要求：

1、画出整体电路图；

2、所设计的电路达到设计任务要求；

3、分析结果，写出设计说明书。

3.课程设计报告内容

3.1原理框图

本次设计为两路输出的功率分别为96W和15W的电路，考虑电路效率为0.85，总输入功率为130W，故主电路选择电路结构简单的正激电路，整个原理框图如下所示：

图1 原理框图

3.1.2 UC3842的芯片原理和引脚功能介绍

UC3842 采用固定工作频率脉冲宽度可控调制方式，共有8 个引脚，各脚功能如下：①脚是误差放大器的输出端，外接阻容元件用于改善误差放大器的增益和频率特性；②脚是反馈电压输入端，此脚电压与误差放大器同相端的2.5V 基准电压进行比较，产生误差

电压，从而控制脉冲宽度；③脚为电流检测输入端， 当检测电压超过1V 时缩小脉冲宽度使电源处于间歇工作状态；④脚为定时端，内部振荡器的工作频率由外接的阻容时间常数决定，f=1.8/(RT ×CT)；⑤脚为公共地端；⑥脚为推挽输出端，内部为图腾柱式，上升、下降时间仅为50ns 驱动能力为±1A ；⑦脚是直流电源供电端，具有欠、过压锁定功能，芯片功耗为15mW ；⑧脚为5V 基准电压输出端，有50mA 的负载能力。输出电压将决定变压器的变压比。使输出端关闭的方法有：1)将3脚电压升高到1V 以上；2)将1脚电压降低到1V 以下。均能使电流测定比较器输出高电平，PWM 锁存器复位，关闭输出端。

3．2电路设计与参数计算

3.2.1确定设计正激式变压器有关参数 3.2.1.1确定变压器变比 根据以下公式确定变比：

in min max

o max +T

V D U U

K

≤

输入电压的最小值为 85 1.414120Vinmin V ≈⨯= 输入电压的最大值为

265 1.414375Vinmax V

≈⨯=

max

D 取0.42 U 取2

代入公式求得T K ≤1.008 取1

此时在输入电压最大时Vinmax =375占空比最小为min

D =0.128

3.2.1.2确定磁芯 根据以下公式确定磁芯：

e w s c c

f d k T

P A A B ≥

T P 为通过变压器传递的功率：(48253)0.85130.6T P Po η=÷=⨯+⨯÷= e A ：铁芯磁路截面积

w

A ：铁芯窗口面积

s

f ：开关频率本次课设取200K

dc:变压器绕组导体的电流密度取2

4A/mm Kc:绕组在铁芯串口中的填充系数取0.5

B 铁芯在一个工作周期内磁感应强度的变化范围取0.2T

94

1.6310T

e w s c c

P A A m f Bd k -≥

=⨯∆

按照铁氧体生产厂家的手册，选择铁芯型号为EI28，铁芯截面积为2

86mm ,窗口面积为269.83mm 可满足要求

3.2.1.3确定变压器绕组匝数 根据以下公式计算：

^6148200k 2=

13.9140.28610UoTs N BAe -⨯

==∆⨯⨯匝取匝 因为T K =1:1所以N1=N2=14匝。

第一路输出为48V 而第二路输出为5V 所以N3=1.46匝取2匝, 第三路15V 供芯片用N4=4.4匝取5匝

磁复位绕组的匝数取跟原边匝数一样取N5=N1=14匝 根据磁复位时间计算公式

st 5t =

1on

t N N T 知满足复位要求

3.2.1.4计算绕组截面积

高频时由于趋肤效应的存在，当交变电流流过导体时靠近导体表面的电流密度变大，趋肤深度由以下公式计算：

2

d=

ωμγ

对于铜线：μ=-74

10⨯π γ=75.810/m S ⨯ =2200k ω⨯⨯π 带入求得d=0.104mm

原边绕组的导体截面积计算

考虑在输入电压最低时原边电流最大，max min

130.6

1.0985 1.414

i i i P i A

U =

=

=⨯

原边绕组的导体截面积为

2

6

1.0910.27410c I A mm

d ===⨯

选择AWG-31型号的漆包线，线径为0.267mm 的导线，其截面积为wireA=0.042

mm 使用时考虑趋肤效应选用7股并绕。 第二次绕组的导体截面积为