开关电源设计报告 Forward Converter变换器.doc

开关电源设计报告ForwardConverter变换器学院:电气工程学院组别:xxx组员:xxxxxxxxxxxxx目录1. 题目要求 32. 设计步骤 33. 具体设计流程 . 基本forward-converter主电路设计 . 工作原理如下: . 变压器参数的计算与设计 . 扼流圈的设计与计算 . 滤波电容计算(输出电压纹波峰峰值控制在2%以内) . 开关管,二极管反向峰值电压,通过电流计算 . 控制电路的设计 54. 仿真以及查看设计结果 . 电源波形 . 控制信号波形 . 变压器副边电压Vd波形 . 输出电压波形 85. 实际控制与保护电路设计 . 控制电路设计 . 控制芯片选型 . 驱动电路设计 . 保护电路设计 . 过压,欠压及过热保护电路 . 短路保护 . 过流保护电路 11参考文献(References): 12题目要求设计一个forwardconverter变换器。输出电压为48V,功率为50W,其中输入电压为直流70±30V,输出电压纹波Vp-Vp控制在2%以内。本次设计中,我们设开关频率为50kHz,最大占空比Dmax=。设计步骤根据基本输入输出参数的关系确定电路相关参数;根据相关参数选用相应的驱动装置;添加过压,欠压,短路,过流保护等措施。具体设计流程基本forward-converter主电路设计工作原理如下:当Q1和Q2同时导通时,二极管D1和D2反向偏置截止,输入UI通过变压器向副边侧传输能量,副边侧二极管D3导通,副边侧电感L1上电压线性上升,电感开始储能。当Q1和Q2同时截止时,变压器原边上通过铁芯感应的电压通过二极管D1和D2向输入电源Ui反馈能量,磁通复位。∵Pout=50W,Vout=48V∴I=PoutVout=,R=UI=,因为正激变换器磁芯单向磁化,所以ΔB=Bs-Br,在这里,令ΔB==AeAw=UpIp+UsIS2kWfsΔBj式中,Ptotal=UpIp+UsIS=50+==,fs=50kHz,ΔB=,j=600Acm2将上述各个参数带入式子中,Ap=。查阅E型磁芯参数,选用EE25型磁芯,其参数为:Ap=,Ae=40mm2,Aw=。确定一次侧二次侧匝数一次侧匝数Np=Upmax2ΔBfsAe=1002**40*10-6*50*103=125匝二次侧匝数Ns=V0+=48+=≈61匝扼流圈的设计与计算扼流圈上通过的直流负载电流I0和脉动电流ΔiL1。ΔiL1=Vs-VoL1ton=VoL1toff其中,Vs=Vo+VLDmax=48+=108V在成本限制下,一般按ΔiL1=,即取常用电感值。滤波电容计算(输出电压纹波峰峰值控制在2%以内)%,则C=ΔiL1*ΔtΔU=。由于simulink仿真中变压器为非理想参数,仿真时需取电容值1mF。开关管,二极管反向峰值电压,通过电流计算开关管SW1和SW2:当开关管关断时,每个开关管承受的电压即为一次侧输入电压,故SW1和SW2所能承受的电压为输入电压最大值100V,考虑到要有相应的裕量,开关管所能承受的最大电压为150V。开关管导通时,i=NsNpis,上文已经说明,按一般按ΔiL1=,故imax=,考虑到要有相应的裕量,允许通过电流为2A。二极管D1和D2:当开关管导通时,D1和D2承受的最大反向电压即为一次侧输入的最大电压,当开关管断开时,D1和D2与变压器串联,D1和D2所承受的电压之和为一次侧输入电压和一次侧变压器上的电压,考虑到要有相应的裕量,D1和D2所能承受的最大反向电压分别为150V。开关管导通时,D4所承受的反向电压为Us=,考虑到要有相应的裕量,D4所承受的最大反向电压应为75V,同理,D3所承受的最大反向电压应为75V。控制电路的设计因为电源为40~100V,所以占空比需要随电源电压改变而改变,由公式可知:对于Forward变换器,占空比,但是实际电路中存在线路元器件电阻和电感,所以应该保留一定的余量:因此当电源电压时,设定最大占空比。由公式可知,变比和输出一定时,结合,可得:经试验发现,变压器副边的波形发生衰变,所以应该再次考虑电路中阻抗,将