电力电子变流装置课设报告 仅供参考

1. 课程设计目

的 (3)

2. 课程设计的要求和内

容 (3)

3. 课程设计报告内

容 (3)

4. 仿真电路

(15)

5. 结论

……………………………………………………………

18

1.课程设计目的

通过课程设计，熟悉并理解基本电力电子变流装置的结构、工作原理；掌握电力电子变流装置的工程分析方法与参数设计知识；掌握电力电子变流装置的主要控制方法与控制电路的基本设计要求；具培养进行实际电力电子电路的分析与设计能力；备综合运用所学的基本理论和知识解决工程实际问题的能力，提高专业素质能力。

2.课程设计要求

性能指标：（1）输入电压范围：AC85V-265V

（2）输出：

1路：DC +5V，最大输出电流2A

2路：DC+12V，最大输出电流1A

（3）输出电压纹波峰峰值：+30mv

要求：1、熟悉高频开关电源的构成、工作原理及工程设计方法；

2、确定设计任务书中要求的开关电源的具体电路拓扑及控制策

略，完成开关电源主电路、控制电路的设计；

3、对设计的开关电源电路进行仿真，得到相应的仿真结果

4、撰写课程设计说明书并打印

5、独立完成课程设计

3.课程设计报告内容

3.1 前言

本次设计为两路输出功率为22W 的电路，故主电路选择电路结构简单的单端反激电路。整个原理框图如图1所示

输入滤波

主电路

输出滤波

脉宽调制电路

PWM（UC3842）

电压反馈电路(UC3842)

图1 原理框图

Dn

Ur

Uo

输入滤波

主电路

输出滤波

脉宽调制电路

PWM

电压反馈电路

图1 原理框图

Ui

Dn

Ur

Uo

开关驱动

3.2 主电路

电路工作过程如下：当导通时，它在变压器初级电感线圈中存储能量，与变压器次级相连的二极管VD处于反偏压状态，所以二极管VD截止，在变压器次级无电流流过，即没有能量传递给负载；

当截止时，变压器次级电感线圈中的电压极性反转，使VD导通，给输出电容C充电，同时负载R上也有电流I流过。M1导通与截止时单端反激电路的两种工作模态如图2所示。

图2 反激式变换器工作原理及波形图

3.2.1反激电路变压器的设计

(1)计算原边绕组流过的峰值电流

由于

为求得，应以最小值代入：V

(式中的20V假设为直流纹波及二极管压降之和)

设反激变压器最大占空比，得A

(2)求出原边绕组的电感值

假设电压波动下限为7%，V ，则

（假设反激式变换器工作频率为30kHz）

(3)求

在时，有最小占空比。当输入电压由最大到最小变化时，占空比由最小变到最大，其关系可表示为：

式中 K──电压波动范围

最大输入电压按峰值时向上波动10%计算，即：

V

则

(4)选择磁芯尺寸

计算磁芯面积乘积AP。AP为Aw（磁芯窗口面积）和A e（磁芯有效截面积）的乘积。在产品目录中查出AP值。根据要求的限高等尺寸和形状来决定使用那一种经济的磁芯及其形状和大小。

如果原边绕组的线径为，带绕组的磁芯所占的AP值为，可按下式计算：

式中 表明工作磁感应强度变化值取饱和值的一半。

查资料可得，EE型式的磁芯，100时，=1900

表1 美式线规AWG 8#~35#重膜绝缘的导线规格

假设选择导线时，确定电流线密度为，则通过0.89A电流时需要的圆密耳为： 0.89A×=356

由表1选取NO.24AWG，其直径最大为0.0227英寸。

所以 ，则

窗口大部分面积的是副边绕组（电流大，导线多股）和绝缘材料，一般

只为AP的（1/4~1/3）,

取： 所以

表2 磁芯参数对照表

由产品目录可查得EE3528的磁芯与线圈骨架乘积为：

因为即，所以选此型号磁芯与线圈骨架合适。

(5)计算气隙长度

由于反激工作模式是单向激磁，为防止磁饱和，应加气隙（体积为）。气隙产生较大的磁阻，而且大多数变压器所储存的能量石在气隙所构成的体积中,故：

式中 H─气隙磁场强度

─空气磁导率

─气隙的体积

整理可得：

因此，应在磁芯中心柱打磨出气隙0.056cm，或在磁芯两外侧磁芯柱各打磨出0.028cm，在这个基础上再进行调整。也可以选取已有气隙相近的磁芯，并直接进行调整。

(6)原边绕组匝数计算

（7）副边绕组匝数计算

按输入最小电压，导通占空比最大，算得副边绕组的匝数：

因为

整理得：

(8)副边绕组的线径

1)按考虑，通过2A需要：

参见表1选AWG NO21导线，其圆密耳为812。只要其它器件允许，导线实际可通过的电流值为： ；

2) 通过1A需要：

参见表1选AWG NO24导线，其圆密耳为404。只要其它器件允许，导线实际可通过的电流值为：

3.2.2主电路开关器件的设计

(1)功率开关管

1)承受的最大电压：

反激变换器中的晶体管必须按关断时的最高集电极电压和导通时的最大集电极尖峰电流来选择。

一般在关断时，晶体管必须承受的最高集电极电压为：

取500V

2)额定平均电流：

输入功率

最大输入平均电流

对于反激式变换器，选择开关管的额定平均电流时，一般取最大输入平均电流的1.5倍。

(2)整流二极管

1)承受的最大电流为：

2)承受的最大反压为：

3.2.3 缓冲器电路的设计

(1)并联在开关管两端的吸收电路

1)电容值：

，

选用经典电路中的吸收电容680pF/600V