反激变换器仿真参数设计

(完整版)50W反激变换器的设计

50W反激变换器的设计(CCM)电源规格输入电压：85Vac ~ 264Vac输出电压：5Vdc 输出电流：10A确定变压器初次级的匝比n设定最大占空比: D=0.45工作频率: f=100KHz，T=1/f=10uS最大磁通密度: B=0.2则主功率管开通时间为：Ton=T*D=10uS*0.45=4.5uS选择变压器的磁芯型号为EER2834磁芯的截面积：Ae=85.5mm最低输入电压:Vin= 85 * √2 –20 = 100.2 V ( 设定低频纹波为20V ）根据伏·秒平衡原理有：Vin * Ton = n * ( V o + Vf ) * Toff( 设定整流管压降为1V ）变压器的匝比n: n = 13.67设定电源工作在连续模式Ip2 = 0.4 * Ip10.5 * ( Ip1 + Ip2 ) * Vin * D = Pout /η( 设定电源的效率η为0.8 ）Ip1 = 1.98 A Ip2 = 0.79 A变压器的感量L = ( Vin * Ton ) / ( Ip1 – Ip2 ) = 379 uH变压器的初级匝数Np = ( Vin * Ton ) / ( Ae * B ) = 27 T变压器的次级匝数Ns = Np / n = 2 T变压器的实际初次级匝数可以取Np = 27 T Ns = 2 T重新核算变压器的设计最大占空比：Vin * D = n * ( V o + Vf ) * ( 1 – D )D = 0.447最大磁通密度：Bmax = ( Vin * Ton ) / ( Np * Ae )Bmax = 0.195 T初级电流Ip1 和Ip2：0.5 * ( Ip1 + Ip2 ) * Vin * D = Pout /ηIp2 + ( Vin * Ton ) / L = Ip1Ip1 = 1.99 A Ip2 = 0.8 A Ip_rms = 0.93A次级电流Is1和Is2Is1 =Ip1*n=26.87A Is2=Ip2*n =10.8AIs_rms = 12.56A次级电压折射到初级的电压V or = n * ( V o + Vf ) = 81V初级功率管Mosfet 的选择Vmin = (√2 * 264 + V or +50 ) / 0.8 = 630 VIp_rms = Ip_rms / 0.8 = 1.16 A( 设定应力降额系数为0.8 ）可以选择Infineon 的IPP60R450E6次级整流管Diode 的选择Vmin = (√2 * 264 / n + 5 +15 ) / 0.8 = 60 VIs_rms = Is_rms / 0.8 = 15.7 A( 设定应力降额系数为0.8,噪音为15V ）可以选择IR 的30CTQ060PBF输出电容的选择设定输出电压的纹波为50mv输出电流的交流电流：Isac_rms = 0.5 * ( Is1 + Is2 ) * √D * ( 1- D )Isac_rms = 9.36AResr = Vripple / Isac_rms = 5.34 mohm选择Nichicon 电容HD 系列6.3V/3900uF 四个并联使用50W反激变换器的设计(DCM)电源规格输入电压：85Vac ~ 264Vac输出电压：5Vdc 输出电流：10A 确定变压器初次级的匝比n设定最大占空比: D=0.3工作频率: f=100KHz，T=1/f=10uS最大磁通密度: B=0.2则功率管开通时间：Ton=T*D=10uS*0.3=3uS假设关断时间：Toff=7uS，Tr=4uS选择变压器的磁芯型号为EER2834磁芯的截面积：Ae=85.5mm最低输入电压:Vin= 85 * √2 –20 = 100.2 V ( 设定低频纹波为20V ）根据伏·秒平衡原理有：Vin * Ton = n * ( V o + Vf ) * Tr( 设定整流管压降为1V ）变压器的匝比n: n = 12.53设定电源工3作在续模式Io = Tr/T * Ip2Ip2=Io*T/Tr=25AIp1 = Ip2/n=1.99 A变压器的感量L = ( Vin * Ton ) / Ip1 = 151 uH变压器的初级匝数Np = ( Vin * Ton ) / ( Ae * B ) = 18 T变压器的次级匝数Ns = Np / n = 1.4 T=2T变压器的实际初次级匝数可以取Ns = 2 T Np=Ns * n=25.1T=26T开关电源一次滤波大电解电容开关电源决定一次侧滤波电容，主要影响电源的性能参数为输出低频交流纹波与保持时间.滤波电容越大，电容器上的Vin(min)越高，可以输出较大功率的电源，但相对价格也提高了。

开关电源中变压器的Saber仿真辅助设计一：反激

经常在论坛上看到变压器设计求助，包括：计算公式，优化方法，变压器损耗，变压器饱和，多大的变压器合适啊？其实，只要我们学会了用Saber这个软件，上述问题多半能够获得相当满意的解决。

一、 Saber在变压器辅助设计中的优势：1、由于Saber相当适合仿真电源，因此对电源中的变压器营造的工作环境相当真实，变压器不是孤立地被防真，而是与整个电源主电路的联合运行防真。

主要功率级指标是相当接近真实的，细节也可以被充分体现。

2、Saber的磁性材料是建立在物理模型基础之上的，能够比较真实的反映材料在复杂电气环境中的表现，从而可以使我们得到诸如气隙的精确开度、抗饱和安全余量、磁损这样一些用平常手段很难获得的宝贵设计参数。

3、作为一种高性能通用仿真软件，Saber并不只是针对个别电路才奏效，实际上，电力电子领域所有电路拓扑中的变压器、电感元件，我们都可以把他们置于真实电路的仿真环境中来求解。

从而放弃大部分繁杂的计算工作量，极大地加快设计进程，并获得比手工计算更加合理的设计参数。

4、由于变压器是置于真实电路的仿真环境中求解的，所有与变压器有关的电路和器件均能够被联合仿真，对变压器的仿真实际上成了对主电路的仿真，从而不仅能够获得变压器的设计参数，还同时获得整个电路的运行参数以及主要器件的最佳设计参数。

二、 Saber 中的变压器我们用得上的 Saber 中的变压器是这些：（实际上是我只会用这些）分别是：xfrl 线性变压器模型，2~6绕组xfrnl 非线性变压器模型，2~6绕组单绕组的就是电感模型：也分线性和非线性2种线性变压器参数设置（以2绕组为例）：其中：lp 初级电感量ls 次级电感量np、ns 初级、次级匝数，只是显示用，不是真参数，可以不设置rp、rs 初级、次级绕组直流电阻值，默认为0，实际应该是该绕组导线的实测或者计算电阻值，在没有得到准确数据前，建议至少设置一个非0值，比如1p（1微微欧姆）k 偶合（互感）系数，建议开始设置为1，需要考虑漏感影响时再设置为低于1的值。

单端反激变换器的建模及应用仿真

单端反激变换器的建模及应用仿真摘要：本课程设计的目的是对直—直变换电路中常用的带隔离的Flyback电路（反激电路）进行电路分析、建模并利用Matlab/Simulink软件进行仿真。

首先是理解分析电路原理，以元件初值为起点，用simulink软件画出电路的模型、并且对电路进行仿真，得出仿真波形。

在仿真过程中逐步修正参数值，使得仿真波形合乎要求，并进行电流连续、断续模式与电路带载特性的分析。

关键词：单端反激变换器Matlab/Simulink建模与仿真二、反激变换器的基本工作原理1.基本工作原理（1）当开关管导通时，变压器原边电感电流开始上升，此时由于次级同名端的关系，输出二极管VD截止，变压器储存能量，负载由输出电容C提供能量，拓扑电路如下图。

图2-1开关管导通时原理图为防止负载电流较大时磁心饱和，反激变换器的变压器磁心要加气隙，降低了磁心的导磁率，这种变压器的设计是比较复杂的。

（2）当开关管截止时，变压器原边电感感应电压反向，此时输出二极管导通，变压器中的能量经由输出二极管向负载供电，同时对电容充电，补充刚刚损失的能量，原理图如下图。

图2-2开关管截止时原理图在开关管关断时，反激变换器的变压器储能向负载释放，磁心自然复位，因此反激变换器无需另加磁复位措施。

磁心自然复位的条件是：开关导通和关断时间期间，变压器一次绕组所承受电压的伏秒乘积相等。

2、DCM(discontinuouscurrentmode)&CCM(continuouscurrentmode)根据次级电流是否有降到零，反激可以分为DCM(副边电流断续模式）和CCM（副边电力连续模式）两种工作模式。

两种模式有其各自的特点。

下面两种工作模式时的波形。

图2-3反激变换器工作在CCM下的各个波形图2-4反激变换器工作在DCM下的各个波形两种工作模式有完全不同的工作特性和应用场合。

以下是这两种工作模式的优缺点比较。

Ug 为PWM脉冲信号、U T为开关管承受电压、I L1与I L2原副边电流、U L2副边电压。

反激变换器的设计

= 1.31A
22
Vin ⋅ D max⋅η 36 × 0.494 × 0.86
Ipk 2 = 2.15A
I dc = I pk1 = Ipk 2 − ∆I = 2.15 −1.67 = 0.48A
Bdc
= µH
=
µ0 µr Np ⋅ I dc lg ×10−3
=
4π ×10−7 × 24 × 0.48 0.25 ×10−3
1 Iav2 = Isk1 + ∆I 2 = 0.83 + 1.42 = 2.25A
2 Isk 2 = Isk1 + ∆I 2 = 3.66A
所以选耐压为 100V，电流为 2A 的 EC21QS10 的整流管 2 只关联使用.
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适合以下一. 变压器
产品型号
磁材 PC40 pq2620
Ae=119mm2 AL=6170 nH/N2 Bs=4000GS
IM120EU-400D
设 f=65kHz T=15μS Dmax =0.45 △B=2000GS ton(max)=6.75Μs
Vin(min)=106V Po=48W
Io=4A η=90%
按完全能量传递方式：
(1)原边电流（峰峰值）IPK Ipk=（2Po）/(Vimin.Dmax) Ipk=(2*48)/(106*0.45)=2.0126A
原边平均电流: Ip=Po/(Vimin.η) Ip=48/(106*.90)=0.5032A
(2)初级电感量 Lp Lp=(Vimin*Dmax)/(Ipk*f)=(106*0.45)/(2.0126*65*0.0001)=629uH

反激变换器建模Matlab仿真

前言本文主要论述的是如何对理想的CCM模式下的反激式变换器进行闭环补偿设计，并观察验证补偿结果。

主要分两部分进行论述，一部分是利用小信号建模法建模并计算出相应的传递函数，并由反激变换器的CCM的工作条件算出一组参数。

第二部分是通过matlab对其开环特性的分析，选择合适的补偿方法，并通过simulink进行仿真观察验证。

1 反击变换器的现状反激式(Flyback)变压器，或称转换器、变换器。

因其输出端在原边绕组断开电源时获得能量故而得名。

反激式变压器的优点有:1.电路简单,能高效提供多路直流输出,因此适合多组输出要求.2.转换效率高,损失小.3.变压器匝数比值较小.4.输入电压在很大的范围内波动时,仍可有较稳定的输出,目前已可实现交流输入在 85~265V间.无需切换而达到稳定输出的要求.反激式变压器的缺点有:1.输出电压中存在较大的纹波,负载调整精度不高,因此输出功率受到限制,通常应用于150W以下.2.转换变压器在电流连续(CCM)模式下工作时,有较大的直流分量,易导致磁芯饱和,所以必须在磁路中加入气隙,从而造成变压器体积变大.3.变压器有直流电流成份,且同时会工作于CCM / DCM两种模式,故变压器在设计时较困难,反复调整次数较顺向式多,迭代过程较复杂.由于两种模式的仿真较复杂，本文只对CCM模式下的反激变换器进行仿真和讨论。

2 CCM 模式下反激式变换器的工作原理和传递函数的计算CCM 模式是指，反激式变换器中的变压器在一个周期结束时仍有部分的存储能量。

而这也是CCM 模式下讨论其工作原理和计算传递函数的基础。

CCM 模式下，反激式变换器有两个工作状态，一个是开关Q 导通，另一个是开关Q 断开，如图2.1所示。

V(t)V gD 开关Q断开V g D 开关Q 导通图2.1 CCM 模式下反击变换器的两个工作状态当开关Q 断开时有方程组：⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧+=+-=+=])(,[),()(])(,[,)()(])(,[),()(s s s T L g T c T g L t d t t t i t i t d t t R t v t i t d t t t v t v当开关Q 导通时有方程组：⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧++=++-=++-=],)([,0)(],)([,)()()(],)([,)()(s s g s s L c s s L T t T t d t t i T t T t d t R t v n t i t i T t T t d t n t v t v在周期平均法的基础上，通过在变换器静态工作点附近引入低频小信号扰动，从而对变换器进行线性化处理。

反激变换器(Flyback)的设计和计算步骤

反激变换器(Flyback)的设计和计算步骤齐纳管吸收漏感能量的反激变换器：0. 设计前需要确定的参数A 开关管Q的耐压值：VmqB 输入电压范围：Vinmin ～VinmaxC 输出电压VoD 电源额定输出功率：Po（或负载电流Io）E 电源效率：XF 电流/磁通密度纹波率：r（取0.5，见注释C）G 工作频率：fH 最大输出电压纹波：Vopp1. 齐纳管DZ的稳压值VzVz <= Vmq ×95% - Vinmax，开关管Q承受的电压是Vin + Vz，在Vinmax处还应为Vmq保留5%裕量，因此有Vinmax + Vz < Vmq ×95% 。

2. 一次侧等效输出电压VorVor = Vz / 1.4（见注释A）3. 匝比n（Np/Ns）n = Vor / (Vo + Vd)，其中Vd是输出二极管D的正向压降，一般取0.5～1V 。

4. 最大占空比的理论值DmaxDmax = Vor / (Vor + Vinmin)，此值是转换器效率为100%时的理论值，用于粗略估计占空比是否合适，后面用更精确的算法计算。

一般控制器的占空比限制Dlim的典型值为70%。

-----------------------------------------------------------------------------上面是先试着确定Vz，也可以先试着确定n，原则是n = Vin / Vo，Vin可以取希望的工作输入电压，然后计算出Vor，Vz，Dmax等，总之这是计算的“起步”过程，根据后面计算考虑实际情况对n进行调整，反复计算，可以得到比较合理的选择。

-----------------------------------------------------------------------------5. 负载电流IoIo = Po / Vo，如果有多个二次绕组，可以用单一输出等效。

设计反激变换器相关参数

设计反激变换器相关参数1.引言1.1 概述在撰写本文中，我将探讨设计反激变换器相关参数的重要性及其相关原理。

设计反激变换器参数是实现高效能和可靠性的关键因素之一。

反激变换器是一种常见的电源电路，用于将直流电压转换为交流电压或调节电压。

它由一个输入电源、一个变压器、一个开关器件（如功率MOSFET），以及一个输出滤波电路组成。

通过控制开关器件的开关状态和占空比，反激变换器能够实现输入电压到输出电压的转换。

在设计反激变换器时，需要考虑多个参数，包括输入电压范围、输出电压、输出电流、开关频率、变压器参数等。

这些参数的选择和设置将直接影响到反激变换器的性能和效率。

首先，输入电压范围是指反激变换器能够正常工作的电压范围。

在设计过程中，需要确保输入电压在此范围内，以保证反激变换器能够正常工作并提供稳定的输出电压。

其次，输出电压是反激变换器设计中的一个重要参数。

根据应用的需求，需要选择合适的输出电压数值。

此外，需要考虑输出电压的稳定性和精度，以及在负载变化时的响应能力。

输出电流是指反激变换器能够提供的最大负载电流。

在设计过程中，需要根据应用的需求和负载的特性来选择合适的输出电流数值，以保证反激变换器的正常工作。

开关频率是指反激变换器中开关器件的开关频率。

开关频率的选择需要综合考虑多个因素，包括开关器件的特性、电磁干扰的问题以及效率的要求。

最后，变压器是反激变换器中的一个关键部件。

在设计过程中，需要选择合适的变压器参数，包括变比和电感值，以满足输出电压和电流的要求。

总之，设计反激变换器相关参数是确保反激变换器正常运行和提供稳定输出的关键步骤。

通过合理选择和设置这些参数，可以实现高效能和可靠性的反激变换器设计。

在接下来的章节中，我们将更详细地讨论这些参数及其重要性。

1.2 文章结构文章结构：本文主要分为引言、正文和结论三个部分。

引言部分包括概述、文章结构和目的三个小节。

在概述部分，将简要介绍反激变换器的概念和应用背景，以引起读者的兴趣。

反激转换器仿真设计02

NTHU EE677000NTHU EE677000科目：FLYBACK Switching Regulator 實作1. 材料元器件一套2. 簡易規格3. 電路圖 FLYBACK SCH4. 磁性元件繞製圖5. 印刷電路板圖面6. 材料表7. 組裝步驟與注意事項 8. 參考資料 9.評估與量測Model Name : FLYBACK 2.5A-48-12【GENERAL SPECIFICATION】56VDCTOVOLTAGE 36VDCy INPUT12VDCVOLATGEy OUTPUT2.5ATOAy OUTPUTCURRENT0.2y OUTPUT RIPPLE VOLTAGE 100mV+/-1%REGULATIONy LOAD1%+/-REGULATIONy LINEy TRANSIENT RESPONSE @ 1.25A TO 2.5A, 0.1A/uSUNDERSHOOTmV200/OVERSHOOTmSSETTLINGTIME 5y START UPRISE TIME 100 mSOVERSHORT 250 mVDELAY TIME 1 Sy SHORT-CIRCUIT PROTECTION Auto-recoveryy EFFICIENCY > 83% @ I/P : 48V , O/P : 2.5ANTHU EE677000【SCHEMATICS】NTHU EE677000NTHU EE677000 【COUPLED-INDUCTOR 】4. C U T P I N #2 A N D #8 A F T E R W I N D I N G【PCB 文字面】NTHU EE677000【FLYBACK 2.5A-48-12 PART LIST】項次 PCB位置規格說明數量1 R1 RES 0R3 +/-5% 1W 11W 1+/-5%2 R2 RES27K3 R3 RES 7.5K +/-5% 1/4W 14 R4 RES 5R1 +/-5% 1/4W 15 R5 RES+/-5%1/4W 162K6 R6 RES 510 +/-5% 1/4W 17 R7 RES 5R1 +/-5% 1/4W 18 R8 RES 0R3 +/-5% 1W 1+/-5%1/4W 120K9 R9 RES+/-5%1W 13K10 R10 RES11 R11 RES 33 +/-5% 1/4W 112 R12 RES 33 +/-5% 1/4W 113 R13 RES 240 +/-5% 1W 1+/-5%1/4W 0NC14 R14 RES+/-5%1/4W 12K15 R15 RES16 R16 RES 180K +/-5% 1/4W 117 R17 RES 7K5 +/-5% 1/4W 118 C1 EC 100U 100V 13X20 119 C2 EC 47U 25V 6X11 110450V 120 C3 MLCC50V 122221 C4 MLCC50V 122 C5 MLCC22323 C6 MLCC NC 50V 010150V 124 C7 MLCC50V 147125 C8 MLCC50V 147226 C9 MLCC50V 110227 C10 MLCC28 C11 EC 680U 25V 10X20 129 C12 EC 680U 25V 10X20 130 C13 EC 680U 25V 10X20 150V 131 C14 MLCC10432 T1 TRANSFORMER EI-28 FLYBACK 133 L1 CHOKE R6X20 5U 4A 1200V/18A 134 Q1 NMOSIRF640NER102 135 D1 FRDER102 136 D2 FRD1N4148 137 D3 DIODETO220 116A/60V38 D4 SBDSBL166039 ZD1 ZENER DIODE 18V (NC) 0NTHU EE67700040 U1 IC PWM CONTROLLER UC3842N 120X30X1 241 H1,H2 HEATSINK42 SCREW SCREW PAN HEAD M3X7 2M3 643 NUT NUT44 INSULATORTO-220 2TO-220 245 INSULATORSILICON46 TP1~11 TEST PIN 0.8D 10mm 11CONNECTOR 447 IN/OUT POWERSTAND 448 COPPER49 PCB PCB 3X5 SS FLYBACK 2.5A-48-12 1NTHU EE677000【FLYBACK 2.5A-48-12組裝步驟與注意事項】y組裝工具(1) 溫控電烙鐵 30W，圓尖頭(2) 焊錫絲0.6Φ ~ 1.0Φ(3) 梅花起子(4) 尖嘴鉗(6) 斜口鉗y量測設備(1)直流電源 60V / 3A(2)電子負載60V / 60A / 300W (DYNAMIC FUNCTION)(3)100MHZ 以上數位儲存式示波器DSO (可HARDCOPY 畫面)(4)100KHZ 以上 LCR METER(5)DIGITAL MULTIMETER(6)電流探棒CURRENT PROBE (OPTIONAL)(7)GAIN-PHASE ANALYZER (OPTIONAL)y組裝一般注意事項(1)對照料表，清點材料。

反激式变换器电路仿真建模与分析

学号：常州大学毕业设计（论文）（2012届）题目学生学院专业班级校内指导教师专业技术职务校外指导老师专业技术职务二○一二年六月反激式变换器电路仿真建模与分析摘要:开关DC-DC变换器是一种典型的强非线性时变动力学系统，存在各种类型的次谐波、分岔与混沌等丰富的非线性现象。

这些非线性现象严重影响开关DC-DC变换器的性能。

因此，深入分析和研究开关DC-DC变换器的分岔和混沌等非线性动力学现象，对开关DC-DC变换器的设计、运行及控制都具有重要的指导意义。

反激式变换器是一种隔离式开关变换器，该变换器利用变压器实现了输入与输出电气隔离。

变压器具有变压的功能有利于扩大变换器的输出设备应用范围，也便于实现不同电压的多路输出或相同电压的多种输出。

运用变压器进行隔离使电源与负载两个直流系统之间是绝缘的，即使输出短路也不会影响外部电源。

本文利用PSIM电路仿真软件进行电路仿真，给出峰值电流控制反激式变换器和电压反馈控制反激式变换器各电路参数变化时的时域波形和在输出电压-安匝和平面上的相轨图，并对输入电压和负载电阻两个参数进行分析，从而确定其稳定工作时的参数区域。

本文对反激式变换器进行建模和PSIM电路仿真分析，了解到该变换器在不同电路参数时的运行情况，有效地估计出该变换器处于稳定工作状态时的电路参数范围，有助于制作实际反激式变换器电路参数的合理选取。

关键词：反激式变换器；安匝和；峰值电流控制；电压反馈控制；稳定性；PSIM；仿真Simulation Modeling and Analysis of the fly back convertercircuitAbstract: Switching DC-DC converters are a type of strong nonlinear and time-varying dynamical systems with all kinds of nonlinear phenomena, such as subharmonic, bifurcation, and chaos. These phenomena will seriously impact the work of the switching DC-DC converters. So, the deep analysis and study of these nonlinear dynamical phenomena have an important significance for design of switching DC-DC converter.Fly back converter is a special switching DC-DC converter, in which the transformer is employed to isolate the input from output. And the use of transformer in fly back converter is convenient to expand the output range and realize multi-output.In this paper, using the PSIM software, the simulation circuits of peak current mode(PCM) controlled fly back converter and voltage mode(VM) controlled fly back converter are built. Based on the simulation circuit and different circuit parameters, the operation of PCM controlled fly back converter is analysed and studied by time-domain waveforms and phase portraits in inductor current and total ampere-turns plane. Besides, the input voltage and load resistor are considered as two variables to depict the steady-state and unsteady-state region of the converter. The research results can help to choose reasonable circuit parameters in designing fly back converter circuit.Key works：Fly back converter; Total ampere-turns; Chaos; Peak current mode control; V oltage mode control; Stability; PSIM; Simulation目次摘要 (I)目次 (III)1 引言 (1)2 开关DC-DC变换器及其控制技术简介 (2)2.1 开关DC-DC变换器 (2)2.1.1 Buck变换器 (2)2.1.2 Boost变换器 (2)2.1.3 Buck-Boost变换器 (3)2.1.4 反激式变换器 (3)2.2开关DC-DC变换器控制技术 (6)2.2.1 固定频率控制技术 (6)2.2.2 可变频率控制技术 (9)2.3 PSIM软件简介 (10)3 反激式变换器的建模与仿真分析 (11)3.1 PCM控制反激式变换器的PSIM建模 (11)3.2 PCM控制反激式变换器的仿真分析 (12)3.3 VM控制反激式变换器的PSIM建模 (14)3.4 VM控制反激式变换器的仿真分析 (14)4 反激式变换器的稳定工作参数域仿真与分析 (16)4.1利用输入电压和负载确定稳定工作参数域 (16)4.2 利用参考电流和负载确定稳定工作参数域 (21)4.3 利用参考电流和输入电压来确定作参数域 (24)5 结论 (27)参考文献 (28)致谢 (30)1 引言开关DC-DC变换器是一类典型的强非线性时变动力学系统，存在各种类型的次谐波、分岔和混沌等丰富的非线性现象[1-15]。

(完整word版)单端反激变换器的建模及应用仿真

单端反激变换器的建模及应用仿真摘要：介绍一种单端反激式高压DC/DC变换器,叙述其工作原理,工作模式，波形的输出。

并对两种工作模式进行了分析。

通过对单端反激变换器的Matlab/Simulink建模与仿真，研究电路的输出特性，以及一些参数的选择设置方法。

关键词：单端反激变换器Matlab/Simulink 建模与仿真1.反激变换器概述换电路由于具有拓扑简单，输入输出电气隔离，升/降压范围广，多路输出负载自动均衡等优点，而广泛用于多路输出机内电源中。

在反激变换器中，变压器起着电感和变压器的双重作用，由于变压器磁芯处于直流偏磁状态，为防磁饱和要加入气隙，漏感较大。

当功率管关断时，会产生很高的关断电压尖峰，导致开关管的电压应力大，有可能损坏功率管；导通时，电感电流变化率大。

因此在很多情况下，必须在功率管两端加吸收电路。

反击变换器的特点：1、电路简单，能高效提供多路直流输出，因此适合多组输出要求。

反激变换器是输出与输入隔离的最简单的变换器。

输出滤波仅需要一个滤波电容，不需要体积、重量较大的电感，较低的成本。

尤其在高压输出时，避免高压电感和高压续流二极管。

功率晶体管零电流开通，开通损耗小。

而二极管零电流关断，可以不考虑反向恢复问题2、输入电压在很大的范围内波动时，仍可有较稳定的输出，无需切换而达到稳定输出的要求。

3、转换效率高，损失小。

4、变压器匝数比值较小。

5.小功率多组输出特别有效;6.变压器工作原理与其他类型的隔离变换器不同，隔离变压器还起到了存储能量的作用;7.变压器铁芯必须加气隙,以防磁饱和；2.反击变换器的工作原理反激变换器的原理图如图2-1 所示。

图2-1 反激变换器的原理图反激变换器工作原理是：主开关管导通时，二次侧二极管关断，变压器储能；主开关管关断时，二次侧二极管导通，变压器储能向负载释放。

它和正激变换器不同，正激变换器的变压器励磁电感储能一般很小，各绕组瞬时功率的代数和为零，变压器只起隔离、变压作用。

单端反激变换器分析及仿真_赵敏

科技信息2014年第1期ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ0引言开关稳压电源核心部分是直流变换器，以内部功率损耗小、转换效率高、体积小、重量轻的优点被广泛应用。

高频功率场效应管的采用，以及新型拓扑技术和集成更多控制和监视功能的小型PWM 集成芯片的出现大大减小了电源的体积。

开关稳压电源工作频率基本在50KHZ 以上，是线性稳压电源工作频率的1000倍以上，使得开关电源滤波效率大大提高。

随着电子技术和应用的迅速发展，开关稳压电源在仪器仪表、计算机、通信、医疗仪器等方面得到了越来越多的广泛应用，发挥了不可取代的巨大作用。

按功率开关的连接方式划分，开关稳压电源分为单端正激式开关电源电路、单端反激式开关电源电路、推挽式开关电源电路。

本文采用单端反激式开关稳压电源电路并在电感电流连续导电模式工作，同时采用高性能固定频率电流模式控制器UC3842驱动开关管，并通过电流电压反馈网络使得输出更精准。

在理论分析同时通过仿真软件saber 进行了验证。

1反激变换器工作原理图1反激变换器图2工作于连续模式原理图下的电感电流如图1所示电路的工作原理如下。

该电路输出接负反馈闭环的采样电压Vom 与参考电压比较，产生的误差信号控制Q1的导通时间，是输出采样电压在负载变化和输入电压变化时跟随参考电压变化。

图中所示变压器为反激变换器类型。

Q1导通时初级绕组就有电流通过，Np 的电压恒定，其电流线性上升，设二极管导通压降为1V,斜率为d i /d t =（V dc -1）/L p 。

在导通之前初级电流上升达到I p =（V dc -1）T on /L p ，L p 为初级励磁电感，整流二极管D1由于反向偏置而截止，因此次级绕组中没有电流I s 通过，初级绕组耦合到次级绕组的能量以磁能形式存在次级绕组中,能量为E =L p （I p ）22°当Q1截止时变压器感应的电压与输入电压正好相反，使得二极管正向偏置导通，储存在次级绕组中的磁能以电能形式释放给负载电路，在Q1关断瞬间，次级电流幅值为I s =I p （N p /N m ）。

工程师自我养成之反激变换器控制环路仿真设计

工程师自我养成之反激变换器控制环路仿真设计
一步一步来，首先进行反激变换器的小信号模型推导，小信号模型推导方
法很多，平均开关模型法较为方便，下面简单介绍平均开关模型法。

上图中方框的部分均可以等效为下图，电流连续模式时满足：
引入小信号可得：
化简可得：
从化简的式子可得到下图：
已给出了变换器抽象出来的等效开关在CCM 和DCM 的小信号模型，并将
等效出的模型代回变换器[以buck-boost 为例]，给出buck-boost 变换器
DCM/CCM 的小信号模型。

Buck-boost 小信号模型推导结果的原因是Flyback 和Buck-boost 小信号模型非常相似，从Buck-boost 的小信号模型可以轻易推导出Flyback 的小信号模型。

以CCM 为例，将反激变换器等效为Buck-boost 变换器，输入电压及电感分。

Matlab单端反激DCDC电路仿真

MATLAB 仿真报告3题目：单端反激DC/DC 电路仿真反激变换器参数如下：额定功率50W ，输入电压72V ，输出电压15V ，滤波电容C=4.7mF ，开关器件选MOSFET ，开关频率20kHz ，变压器变比为72:18。

变压器选择SimPowerSystems 中的线性变压器，选择标幺值pu 制，额定功率和频率分别为50V A 和20kHz ，绕组1电压、电阻和电感分别为72V 、0.001和0，绕组2电压电阻和电感分别为18V 、0.001和0，励磁电阻和电感分别为200和20。

仿真时间0.1s 。

1. 额定负载的仿真。

计算额定时的负载电阻大小。

选择并调整合适占空比，使得输出电压为15V 。

记录输出电压波形，并记录稳态时MOSFET 的工作波形（电压，电流波形），输出整流二极管的工作波形（电压，电流波形）。

首先计算额定电阻值R = U 2P .则R =15250= 4.5Ω。

调整占空比，使输出电压保持在15V 左右，此时占空比D = 45%。

如图：输出电压波形：MOSFET稳定电流及电压波形如图：整流二极管稳态时的工作波形如下所示：2. 试改善上述电路的启动特性，减小输出电压超调。

想要改善电路的启动特性，可以通过增大电容得到。

如果将电路中的电容增大一倍。

可得到以下的输出电压波形：可由上图得到，电压的超调量有着明显减小。

右图中的超调量减小为63.115%。

也可以在输出环节加入RLC进行调节。

3. 小负载的仿真。

R=200欧姆。

设置直流电容初始电压为14V。

调整合适占空比，使得输出电压为15V。

记录输出电压波形，并记录稳态时MOSFET的工作波形（电压，电流波形），输出整流二极管的工作波形（电压，电流波形）。

将负载R调整到200Ω，电容初始电压调为14V，调整了占空比，使得D = 8.0%.得到如下所示输出波形：得到如下MOSFET电流电压波形：整流二极管的电流电压波形如图所示：。

Matlab单端反激DCDC电路仿真

MATLAB仿真报告3题目：单端反激DC/DC电路仿真反激变换器参数如下：额定功率50W，输入电压72V，输出电压15V，滤波电容C=4.7mF，开关器件选MOSFET，开关频率20kHz，变压器变比为72:18。

变压器选择SimPowerSystems中的线性变压器，选择标幺值pu制，额定功率和频率分别为50VA和20kHz，绕组1电压、电阻和电感分别为72V、0.001和0，绕组2电压电阻和电感分别为18V、0.001和0，励磁电阻和电感分别为200和20。

仿真时间0.1s。

1. 额定负载的仿真。

计算额定时的负载电阻大小。

选择并调整合适占空比，使得输出电压为15V。

记录输出电压波形，并记录稳态时MOSFET的工作波形（电压，电流波形），输出整流二极管的工作波形（电压，电流波形）。

首先计算额定电阻值R =则R 。

调整占空比，使输出电压保持在15V左右，此时占空比D = 45%。

如图：输出电压波形：MOSFET稳定电流及电压波形如图：整流二极管稳态时的工作波形如下所示：2. 试改善上述电路的启动特性，减小输出电压超调。

想要改善电路的启动特性，可以通过增大电容得到。

如果将电路中的电容增大一倍。

可得到以下的输出电压波形：可由上图得到，电压的超调量有着明显减小。

右图中的超调量减小为63.115%。

也可以在输出环节加入RLC进行调节。

3. 小负载的仿真。

R=200欧姆。

设置直流电容初始电压为14V。

调整合适占空比，使得输出电压为15V。

记录输出电压波形，并记录稳态时MOSFET的工作波形（电压，电流波形），输出整流二极管的工作波形（电压，电流波形）。

将负载R调整到200Ω，电容初始电压调为14V，调整了占空比，使得D = 8.0%.得到如下所示输出波形：得到如下MOSFET电流电压波形：整流二极管的电流电压波形如图所示：。

90W反激型开关电源的仿真设计

摘要开关电源不但能够节省资源保护环境，还为人们带来巨大的经济效益，这使得开关电源的发展成为一种必然趋势。

而反激型开关电源使用到的元器件的个数少、电路简单、成本低、可靠性高，伴随着人们对小型化消费类电子产品的需求日益增高，小功率开关电源的需求也随之增高，所以反激型开关电源得到了广泛的应用。

反激型开关电源主要由4个部分组成，即主电路、控制电路、检测及保护电路和其他电路。

主电路也就是反激型电路，控制电路采用UC3842这种PWM集成控制芯片组成。

在确定了反激型开关电源的整体拓扑后，联系需要达到的技术指标，通过计算可以得到主要元器件母线电容、变压器、MOSFET的相关参数。

对于一些辅助型器件的参数可以在仿真软件中进行调试得到。

功率因数的校正使用有源功率因数校正，可以达到0.99以上。

在Multisim仿真软件中对设计出的电路拓扑进行调试和仿真验证，在整体仿真图中可以看到输出电压为20V左右，等待输出电压稳定之后电压波形为一条直线，其输出负载的电流为4.2A左右，在需要达到的技术指标中输出电压为20V，输出电流为4.5A，结果与实际需要达到的指标有一定的误差，误差在允许的范围之内，所以90W反激型开关电源的仿真设计完成。

关键词：开关电源；反激；仿真；调试AbstractSwitching power supply will not only be able to save resources to protect the environment, but also bring huge economic benefits for people, which makes the development of the switching power supply has become an inevitable trend. The number of flyback switching power supply using fewer components to the circuit is simple, low cost, high reliability, along with the demand for miniaturization of consumer electronics products of the increasing demand for small switching power supply also will increased, so the flyback type switching power supply has been widely used.Flyback switching power supply is mainly composed of four parts, namely the main circuit, control circuit, detection and protection circuits and other circuits. The main circuit is a flyback circuit, PWM control circuit using UC3842 this integrated control chips. In determining the overall topology flyback switching power supply after contact technical indicators need to reach, you can get the main components bus capacitor, transformer, MOSFET related parameters by calculation. For some parameters of the device can be assisted in the simulation software debug obtained. Power factor correction using active power factor correction, can reach more than 0.99.In Multisim software to design a circuit topology for debugging and simulation, the overall figure can be seen in the simulation output voltage of about 20V, output voltage stability after waiting voltage waveform is a straight line, the output load current is 4.2A about the need to meet the technical specifications of the output voltage is 20V, output current is 4.5A, and the actual results of the indicators needed to achieve a certain error, the error is within the allowable range, so the 90W flyback switching power supply design simulation completed.Key Words: Switching power supply, Flyback, Simulation, Debugging目录摘要 (I)Abstract (II)目录 (III)1 绪论 (4)1.1 开关电源的研究意义 (4)1.2 开关电源的发展现状和前景 (4)1.3 反激型开关电源的研究 (4)2 反激型开关电源系统设计 (4)2.1 电源系统的整体框架 (4)2.2 反激变换电路工作拓扑及其工作原理 (5)2.3 依据技术指标设计相应的反激型电路 (6)2.3.1 对于母线上电容的计算 (6)2.3.2 变压器的计算..................................................................... 错误!未定义书签。

18v40w反激变换器设计报告

摘要电源是各种设备必不可少的组成部分，其性能的优劣直接关系到电子设备的技术指标及能否安全可靠的工作。

目前常用的直流稳压电源分线性电源和开关电源，由于开关电源在体积、重量、用铜用铁及能耗等方面都比线性电源有显著减少，而且对整机多项指标有良好影响，因此它广泛应用于邮电通信、军事装备、交通设施、仪器仪表、工业设备、家用电器等领域，正朝高功率密度、高变换效率、高可靠性、无污染的方向发展。

所以寻求高性能的开关电源是电力电子技术重要的研究内容。

本文对电流控制型脉宽调制开关稳压电源进行了分析和仿真。

仿真软件采用MATLAB，该软件元器件库比较齐全，仿真起来比较容易。

仿真结果表明,该开关稳压电源具有频响快、电压调整率和负载调整率高的特点，是一种性能较好的开关稳压电源。

关键词:反激式变换器；电流控制型脉宽调制；目录第1章绪论 (1)1.1反激式变换器电路原理 (1)1.2反激变换器的研究意义与现状 (1)1.3本报告所讨论的设计模型 (2)第2章反激变换器PWM的电流控制 (3)2.1 反激式变换器原理 (3)第3章单端反激式开关电源设计 (4)3.1设计指标 (4)3.2设计任务 (4)3.3设计计算 (4)3.3.1主电路控制电路设计 (4)3.3.2 PI补偿器的设计 (7)3.3.3 simulink仿真模型 (11)3.3.4 电源跳动和负载扰动仿真 (13)第4章总结与展望 (15)参考文献 (16)附录元件清单 (17)第1章绪论1.1反激式变换器电路原理反激式电路具有诸多优点，比如拓扑结构简单、元件数量少、成本低，而且输入和输出实现电气隔离，做多路输出非常方便，因此反激式电路在开关电源领域得到了广泛的应用。

受限于变压器传递能量的局限性，反激式电路通常用在中低功率场合，目前市面上常见的电源适配器很多都采用反激式结构。

但是单纯的反激式电路也有一些不足之处。

由于变压器漏感的存在，在主开关关断时，漏感能量只能通过开关管寄生电容释放，形成LC 振荡，导致开关管关断时两端电压VDS 出现尖峰，电压应力升高，开关管损耗增加，整体的效率降低。

反激变换器(Flyback)的设计和计算步骤

反激变换器(Flyback)的设计和计算步骤齐纳管吸收漏感能量的反激变换器：0. 设计前需要确定的参数A 开关管Q的耐压值：VmqB 输入电压范围：Vinmin ～VinmaxC 输出电压VoD 电源额定输出功率：Po（或负载电流Io）E 电源效率：XF 电流/磁通密度纹波率：r（取0.5，见注释C）G 工作频率：fH 最大输出电压纹波：Vopp1. 齐纳管DZ的稳压值VzVz <= Vmq ×95% - Vinmax，开关管Q承受的电压是Vin + Vz，在Vinmax处还应为Vmq保留5%裕量，因此有Vinmax + Vz < Vmq ×95% 。

2. 一次侧等效输出电压VorVor = Vz / 1.4（见注释A）3. 匝比n（Np/Ns）n = Vor / (Vo + Vd)，其中Vd是输出二极管D的正向压降，一般取0.5～1V 。

4. 最大占空比的理论值DmaxDmax = Vor / (Vor + Vinmin)，此值是转换器效率为100%时的理论值，用于粗略估计占空比是否合适，后面用更精确的算法计算。

一般控制器的占空比限制Dlim的典型值为70%。

-----------------------------------------------------------------------------上面是先试着确定Vz，也可以先试着确定n，原则是n = Vin / Vo，Vin可以取希望的工作输入电压，然后计算出Vor，Vz，Dmax等，总之这是计算的“起步”过程，根据后面计算考虑实际情况对n进行调整，反复计算，可以得到比较合理的选择。

-----------------------------------------------------------------------------5. 负载电流IoIo = Po / Vo，如果有多个二次绕组，可以用单一输出等效。

一种多输出反激式开关变换器的仿真设计

Telecom Power Technology研制开发一种多输出反激式开关变换器的仿真设计胡思诚，刘东立，龚星易，蒋炳瑞，刘　佳电气与控制工程学院，黑龙江反激变换器在日常生活中得到了广泛应用，但是随着电子化设备的增多，直流多输出反激电源得到了广泛应用。

因此，分析反激变换器的工作原理，设计了一种输出电压为±5 V的多输出反激式开关变换器，并在仿真软件中对设计的系统进行了仿真。

仿真结果表明，输出的±5 V电压具有较好的动态性能，系统具有较好的稳定性，反激变换器；多输出；MATLAB/SimulinkSimulation Design of a Multi-output Flyback Switching ConverterLIU Dong-li，GONG Xing-yi，JIANG Bing-ruiHeilongjiang University of Science and Technologywidely used in daily life，multi-output flyback power supply has been widely used. Therefore，the working principle of flyback converter is analyzedconverter with an output voltage图5　±5 V输出电压波形由图5可知，仿真结果与理论分析一致。

整个电源系统经过超调震荡后，稳定在相应的输出值，成功证明了总体方案的正确性和可行性。

通过仿真得到的输出波形可以得出结论：整个电源系统具有稳定性，能够得到相应的输出值，在实际生产中具有实际应用价值。

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。