flyback报告.doc

实验报告 课程名称： 开关电源设计_ 指导老师： 谌平平，张军明 成绩：_______________ 实验名称： 反激电源 实验类型： 同组学生姓名： 常垚 一、Flyback设计要求 ? 输入：单相AC85V～230V rms； ? 输出：DC12V/1A 5V/1A 与输入电气隔离 ? 稳压精度：1% ? 输出电压纹波：2% ； ? 负载调整率：1% (反馈输出） ? 输入调整率：1% ? 控制器：UC3845 ? 开关频率：自行设定。本电路采用100kHz的开关频率 ? 满载情况下，CCM或DCM均可以。本电路采用DCM模式 二、反激变换器工作原理 反激变化器有两种工作模式，分别为电流连续工作模式（CCM）和电流断续工作模式（DCM）。在电流连续工作模式中，电路的工作状态可以分为2种情况。 1）开关管导通时，加在变压器原边线圈的电压，因此根据变压器原副边感应电压的关系 得到变压器副边感应电压为 注：假设原副边感应电压的方向如图1所示。 根据基尔霍夫定律，开关管两端的电压为 因此二极管截止。开关管导通时的等效电路如图2所示。 2）开关管关断时，变压器原边电流无法突变。原边有一个方向与参考电压反向的感应电压存在。根据安匝平衡原理，二极管导通。此次二极管两端的电压为其导通电压，约为0.7V。因此副边电压为： 原边电压为： 此时的电路等效模型如图3所示。 若开关管工作于电流断续状态（DCM），则除了以上两种状态外，还有第三种状态。该状态下，变压器原边电感电流变为零后，原边电压变为零，则此时副边电压也为零。电路只有电容给负载供电。等效模型如图4所示。 图1 图2 图3 图4 三、电路参数设计 （一）输入、输出参数 1）基于输出功率、预计的效率，计算最大输入功率 假设预计的效率大约为80%。则 2）设计输入滤波电容大小、计算最小母线电压 因为AC输入电压范围为90-265V，所以根据常规的设计（宽范围：电容2u/W）,选取的电容可为47uF。为了进一步减小输入纹波，可以选取100uF的电容。 最小母线电压的计算： 因此母线电压变化范围为：105.1V—322V。 输入滤波电容的耐压值为250V。 （二）确定开关频率fs，最大占空比Dmax=0.45，设计变压器匝比。 设定开关频率fs=100KHz。 根据输入功率，并假定最低电压最大占空比，刚好临界连续，然后确定电感峰值电流。 在最小输入、最大输出下设定匝比N： 对于输出12V/1A的变压器副边： 对于输出5V/1A的变压器副边： （三）开关器件选择 1）原边开关MOSFET ：最大输入 N：匝比 60V：考虑器件的电压过冲（吸收电路的嵌位电压） k:降额使用的系数，通常为0.9 因此可以选用耐压为700V的MOSFET作为该电路的开关管。 2）副边二极管的选择 对于输出12V/1A的变压器副边： 最大电流/平均电流： 对于输出5V/1A的变压器副边： （四）计算原边电感量 对于DCM模式： 因此 得到 （五）设计变压器 1）选择磁芯（AP法） 其中，选取Bmax=0.22T,反激变压器K1=0.0085， 选择ETD24磁芯，参数如下 有效磁芯截面积Ae=0.56cm2， 有效体积Ve=3.48cm3 平均磁路长度le=6.19cm， 窗口面积Aw/Aw’=1.02/0.86cm2， 宽度bw/bw’=2.07/1.72cm 高度hw/hw’=0.50/0.38cm， AP=0.57 此电路没有特殊要求，因此选择最常用的铁氧体。 2）计算电感匝数和气隙 电感公式： 有气隙时： 取Ns1=3，则Ns2=7,Np=50 气隙： 3）计算导线尺寸 变压器原边线圈为1股，辅助绕组为1股，两个副边为3股。 变压器绕法： 为了减少原边漏感，原边50匝分成2层绕。先绕25匝原边电感；贴3层绝缘胶布；绕7匝3股副边电感；绕1层绝缘胶布；绕3匝3股副边电感；贴3层绝缘胶布；绕原边辅助电感7匝；贴一层绝缘胶布；绕25匝原边电感。 （六）RCD吸收电路设计 1）确定箝位电压 2）基于变压器漏感，估算吸收电路 假设变压器漏感为10uH 由公式 得到 为了能更好的起到减小MOSFET开关管D,S两端电压过冲，本电路选用51K的电阻。 3）确定箝位电容Cs 4）选择箝位二极管 箝位二极管的电流很小，其耐压取决于嵌位电容电压和输入电压的最大值（之和）。嵌位二极管需要是快恢复二极管。 （七）输出电容的选择 根据电流/电压应力，纹波要求，选择电解电容。 对于输出为12V