flyback正激变换器的工作原理(编辑修改稿)

flyback正激变换器的工作原理(编辑修改稿)内容摘要：

芯，其 cmAP  cmAc  (4) 计算原边绕组的匝数，有下式算出 19 4m a xm in 10 fBA DUN mcip （ 24） 式中， ][18min VUi  ， cmAc  ， amxD ，则 ][ 43 匝 pN 取 匝6pN。 退磁绕组 iN 取与原边绕组 pN 一样，即 iN = pN =6 匝。 正激变换器输出电压值取决于变压器的匝比和功率管的导通占空比 m inm a x12 io UDNNU  （ 25） 由此可算出副边匝数，但应考虑副边整流二极管的影响： ][ 6)101 0 0(2 匝 N 取 匝602 N。 (5) 确定原、副边匝数和导线股数： 原边峰值电流 tiip KU PImin （ 26） 式中， tK 为输出峰值电流与有效电流的比值，正激变换器 tK =。 因此有 ][ 0 1 1 1 1 AI p  经验取电流密度 2/4 mmAJm  ，则原边绕组线径截面积 wpA 为： ][4 2mmJIA mpwp  线直径 )(mmdw 可由下式决定： ww Ard 41 （ 27） 式中， r 为导线并绕股数； wA 为导线截面积。 考虑高频时导线的集肤效应，应有 mmdr 。 则 wAr 即 wAr 4 20 由此可以得出原边的股数 r 取 111r。 则导线的直径为： 4 8 wpd[mm] 同理可得副边的股数： r 取 42r。 则导线的直径为： ][4 mmd ws  (6) 验证设计结果： 一般地，磁化电流为原边电流的 5%到 10%，因此，在选取退磁绕组时线径可选单股的导线。 退磁绕组导线的截面积： ][4 %%8 2mmJIA mpwi  因此 ][ 74 mmd wi  我们在校核原边、副边及去磁绕组占用窗口面积 W 的情况，一般不得超过 40%，即 ][ 2cmAAPW c  而原边、副边及退磁绕组实际占用窗口面积为： ][7 ][ 2222222221cmmmdrNdrNdrN wiiiwsswpp 故绕组实际占有窗口面积 小于磁芯窗口面积 cm ，实际有效。 21 滤波电路的设计 输出滤波电路的作用是虑除整流电路输出的脉动直流中的交流分量，得到平滑的直流输出。 (1) 滤波电感的设计 一般设定电感电流峰值为额定电流的 150%。 则输出电感满足下式： i TDVL oo  )1( （ 28） 根据要求输出电流 AIo 10 ，取 Ai 5 ，则可得到输出电流 mhLo  (2) 滤波电容的设计 滤波电容的设计根据变换器的输出平均功率 1KW 设计，在输出的直流电压中包含有高频纹波和很小的二次文波成分。 由于高频成分较多，必须选用低阻抗，高频电解电容，选取主要依据是输出纹 波满足下式要求： slCfR4  (29) 式中取 1 ， %10 ，从而可以确定滤波电容 ufC 5。 取 C=25uf。 因一般的铝电解电容的交流频率特性差，输出功率变化范围大时会造成输出电压波动大，因此，实际选取 1 支 80uF/400V 的电解电容。 为了降低等效串联电感 (ECL)和等效串 联电阻 (ESR)，抑制尖峰，一般要在铝电解电容旁并联一些极性无感电容。 箝位电容参数设计 由前一章公式 (28)得： Cc=。 控制电路的实现 控制电路包括 SG3525 脉宽调制电路、逻辑延迟整形变换电路、驱动电路等，各部分电路的设计与实现如下。 脉宽调制电路参数的设计 脉宽调制电路采用美国通用公司生产的集成芯片 SG3525，该芯片是电压型芯片 [11]，可以外接一个运放做电压环，其内部运放用来做电流环，该芯片具有集成度高，功能强大等优点，能完全满足控制及 保护功能要求。 SG3525 能提供接近 50％的脉宽控制，可设定死区时间，对称性好；工作频率可达 400kHz。 图腾柱结构输出，输出能力达 500mA；内置 2MHz 带宽 22 的放大器；软启动功能； Shutdown 保护端功能。 其两路信号输出相差 180176。 的特性正满足本系统并联两路的控制逻辑； 根据控制要求，本系统采用如图 31 所示的 3525 外围电路，其参数设定如下： (1)频率设定 频率由 6 脚 RT 与 5 脚 CT 值决定。 开关频率为 50KH， 内部振荡频率为 100KHz，可确定： RT=,CT=。 (2) 死 区时间设定 由于有源箝位正激变换器无直通现象，且 3525 的输出最大占空比小于 ，为了提高系统的动态相应，可以尽量增大最大占空比，因此在设计时，将死区设置电阻 Rd 定为 0。 (3) Shutdown 端保护 当 Shutdown 端电平高于 时，重新软启动。 要正常实现保护功能，该端子的电流还要大于。 某些故障保护端必须加在 Shutdown 端，如功率管短路故障、输入过压故障、变压器原边过流故障等。 (4) 软启动电容设定 芯片加电后 ,软启动端 P8 脚提供 50uA 的输出电 流，把电容电压从 0V 缓慢充至 ，对应输出占空比从 0 缓慢增至最大值，设定软启动电容为 10uF,软启动时间为： 6610 10 650 10ts,软启动端电平拉低后驱动信号变为零。 在变换器出现某些故障时，可以拉低软启动端电平，使输出为零，如输出过欠压故障、输入过压故障、功率管过流故障等。 软启动端可以减小功率管的开机冲击。 ININ+SYNCOUToscCTRTDISSSVREFVIOUTBVcGNDOUTASDCOMP 图 21 SG3525 外围电路 Periphery circuit of SG3525 电流信号 电压信号 Vcc Vcc Vcc 保护信号 23 5 . 1 V 基准 欠电压锁定振荡器振荡器输出同步TCTR放电补偿关闭软启动PW M比 较器A50EAsUTQRS11cUAB地15164356792810SG 35 25fu1 5 V 图 22 SG3525 内围电路 Interior circuit of SG3525 (5) 基准电平的设定 P16 脚 Vref 提供 15V 高精度电压基准 (6) 解藕电容的设定 9 角附近并接较小容量的解藕电容，滤除图腾柱产生的谐波，以免影响系统的正常工作。 逻辑延迟整形电路设计 由本文第 2 章中对有源箝位正激变换器的工作原理分析可知，要想实现主功率管及箝位管的软开关，则两管的驱动脉冲之间必须有一定的死区延迟 1 、 2。 该延迟由图 33 所示的逻辑电路实现。 图 23 延迟电路 The delay circuit 图中的非门其内部结构为 CMOS 集成施密特触发器 [12]，在实验中用集成芯片 CD4049A 实现，与门用集成芯片 CD4081B 实现。 主管驱动信号 辅助管驱动 信号 24 本章小结 本章详细分析讨论了输出功率为 1KW的 Flyback型有源箝位正激变换器主功率电路各关键参数的设计准则及器件的选取；给出了其控制电路，逻辑延迟电路，驱 动电路及系统保护电路的实现方法。 第 3 章 系统数学模型建立 通过频域分析可以对系统的稳定性和动态性能进行分析、校正，而频域分析是建立在对系统的数学模型已知的基础上的。 本章将对 Flyback 型。