反激實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、精品文檔燕山大學(xué)反激變換器系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)報(bào)告專 業(yè)：電力電子與電力傳動(dòng)學(xué) 號(hào)： 080804081017姓 名：王一迪日 期： 2009.6.5。1 歡迎下載精品文檔1. 反激變換器工作原理反激型開關(guān)電源電路的主要特點(diǎn)是電路簡(jiǎn)單、成本低、可靠性高、穩(wěn)壓范圍寬 , 故許多家用及辦公室電子電器采用了此種電路。本次實(shí)驗(yàn)主電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是一個(gè)反激變換器，采用 TNY279控制，5V及3A輸出低成本高效率電源電壓。 這 個(gè)高頻變壓器的設(shè)計(jì)會(huì)在下文中重點(diǎn)講述。 本次設(shè)計(jì)的電路提供了一個(gè) 5V的穩(wěn)壓電源，也可以設(shè)計(jì)成 3.3V。這些可以應(yīng)用于需要穩(wěn)壓電源的電器上，如 DSP的供電電源（ 5V）, 電腦的供電電源（

2、 3.3V ）。下面簡(jiǎn)述一下反激式隔離變換器的工作原理：DRLI LCVinT1圖 1 隔離式單端反激電路的原理如圖 1 所示，電路的工作過程如下： 當(dāng) T 導(dǎo)通時(shí)，它在變壓器初級(jí)電感線圈中儲(chǔ)存能量，與變壓器次級(jí)線圈相連的二極管 D處于反偏壓狀態(tài)，所以二極管 D截止，變壓器次級(jí)線圈無電流流過，即沒有能量傳輸給負(fù)載；當(dāng) T 截止時(shí)，變壓器次級(jí)線圈中的電壓極性反轉(zhuǎn)， 使得 D導(dǎo)通，在輸出電容 C 充電，輸出并聯(lián)電容還有濾波的作用，同時(shí)負(fù)載 R 上也有電流 I 流過。原邊繞組只通過一個(gè)開關(guān)與輸入電源相連；用一個(gè)高頻變壓器實(shí)現(xiàn)能量傳遞，同名端反接。高頻變壓器的作用：1) 原副邊的隔離；2) 原副邊的能

3、量傳遞（儲(chǔ)能與饋能） ；3) 電壓變換（升、降壓）；如圖 3所示，反激變換器系統(tǒng)主要由反激變換器主電路、輸出檢測(cè)及給定電路、光電耦合電路、 一片 TNY279及其外圍電路構(gòu)成。 傳統(tǒng)的控制方法是設(shè)計(jì)好原副邊的匝比，通過改變開關(guān)的占空比調(diào)節(jié)輸出電壓的高低。然而本次實(shí)驗(yàn)電路并不是通過調(diào)節(jié)占空比來調(diào)節(jié)輸出電壓的，TinySwitch-III在一個(gè)器件上集成了一個(gè)。2 歡迎下載節(jié)輸出電壓的目的。 TinySwitch-III精品文檔高壓功率 MOSFET開關(guān)及一個(gè)電源控制器。與通常的PWM(脈寬調(diào)制 ) 控制器不同，它使用簡(jiǎn)單的開 / 關(guān)控制方式來穩(wěn)定輸出電壓。通過漏極脈沖遺漏的方式達(dá)到調(diào)器件以流限模

4、式工作。開啟時(shí)，振蕩器在每個(gè)周期開始時(shí)開通功率 MOSFET。電流上升到流限值或達(dá)到DCMAX的極限時(shí)關(guān)斷 MOSFET。由于TinySwitch-III設(shè)計(jì)的最高流限值與頻率是定值，它提供給負(fù)載的功率與變壓器初級(jí)電感及峰值初級(jí)電流的平方成正比。 因此，電源的設(shè)計(jì)包括計(jì)算實(shí)現(xiàn)最大輸出功率所需的變壓器初級(jí)電感。 如果根據(jù)功率選擇了正確的 TinySwitch-III，那么流過電感內(nèi)的電流會(huì)在達(dá)到 DCMAX極限前上升到流限值。反激變換器系統(tǒng)工作原理簡(jiǎn)述如下： 在輸入電壓較低時(shí)， TNY279中有欠壓保護(hù)，連接在直流電壓與 EN/UV引腳間的外接電阻可用于監(jiān)測(cè)直流輸入電壓。在通電或自動(dòng)重啟動(dòng)時(shí)功率

5、 MOSFET開關(guān)禁止期間，流入 EN/UV引腳的電流必須超過25A，以啟動(dòng)功率 MOSFET。在通電時(shí)，旁路 / 多功能引腳在欠壓情況下會(huì)被維持在 4.9 V 。一旦欠壓情況消除，旁路 / 多功能引腳會(huì)從 4.9 V 上升到 5.85 V 。如果在自動(dòng)重啟動(dòng)的功率 MOSFET禁止開關(guān)期間出現(xiàn)欠壓情況， 則自動(dòng)重啟動(dòng)計(jì)數(shù)器會(huì)停止計(jì)數(shù)。這使禁止時(shí)間從正常的 2.5 秒延長到欠壓消除為止。欠壓電路還能同時(shí)檢測(cè)到?jīng)]有外部電阻連接到 EN/UV引腳的狀況（低于 1 A 的電流流入此引腳）。在此情況下則禁止欠壓保護(hù)功能。當(dāng)輸入電壓提高到使 TNY279工作后，整個(gè)系統(tǒng)都開始工作， 輸出電壓為 5V。當(dāng)

6、系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)光電耦合器 LTV817 輸入側(cè)兩端電壓以一定波動(dòng) , 使得光電開關(guān)工作在開關(guān)狀態(tài)。在正常工作時(shí)，引腳 EN/UV控制功率 MOSFET的開關(guān)。當(dāng)從此引腳拉出的電流大于某個(gè)閾值電流時(shí)， MOSFET將被關(guān)斷。當(dāng)此引腳拉出的電流小于某個(gè)閾值電流時(shí)， MOSFET將被重新開啟。對(duì)閾值電流的調(diào)制可以防止群脈沖現(xiàn)象的發(fā)生 , 閾值電流值在 60 A 到 115 A 之間 , 即達(dá)到控 TNY279漏極端（D）的脈沖穩(wěn)定遺漏。當(dāng)負(fù)載增大時(shí)光電耦合器 LTV817輸入側(cè)二極管兩端的電壓低壓時(shí)間變長使得 TNY279使能端（ EN/UV）下拉電流變短，從而控制 TNY279漏極端（ D）被遺漏

7、的脈沖減少，以平衡負(fù)載增大所引起的壓降，使得輸出電壓穩(wěn)定在 5V。當(dāng)輸入電壓增大時(shí)，幅邊整流后的電壓增大，使得光電耦合器 LTV817輸入側(cè)兩端電壓變高，則 TNY279使能端（ EN/UV）下拉電流增加，控制 TNY279漏。3 歡迎下載精品文檔極端（ D）的脈沖遺漏，以平衡輸入側(cè)電壓的增大，使輸出電壓穩(wěn)定在5V。圖 1-2 反激變換器系統(tǒng)原理圖2. 設(shè)計(jì)目標(biāo)輸入電壓在 150V380V范圍內(nèi)輸出電壓均能穩(wěn)定在5V，輸出功率 15W。3. 反激變壓器設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)步驟：1) 磁芯選擇：本實(shí)驗(yàn)選擇 PCEE22-Z型磁芯，滿足功率要求。Po15W ,取 80%, f 132K , J2，解得：400

8、A / cm ,k 0.2PtPo /Po 33.75W , Aw AePt *10 4 /(2* B * f *J * k) 0.0799 cm4,PCEE22-Z型磁芯的 Aw Ae 為 0.18cm4 0.0799cm4 滿足要求。2)確定匝數(shù)比：根 據(jù) 279 的 設(shè)計(jì) 參 數(shù) I pk 0.6 A5 s, f1K3 D2 m ,a取x，根0. 據(jù)4 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) 要 求Vi n m i n 150V , 解得Vinmin * D max699.3F ，一次側(cè)最大電感 LpI pk *f s單位周期內(nèi)存儲(chǔ)在磁芯中的能量為1* Lp * I pk2 *f s 19.5W15W ,2。4

9、 歡迎下載精品文檔Vi * Dmax(15020)*0.4取為 15。原幅邊匝數(shù)比 n(515.48,Vo (1 D max )0.6)*0.63) 確定匝數(shù)：I * Lp0.65*699.3*106N P，取 4匝，取 63 匝，N4.2匝NP63.131nAe* B36*10 6 *0.2S匝。4. 系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)1)輸入電壓 100V 以下 TNY279處于欠壓保護(hù)狀態(tài)，輸入電壓高于100V TNY279開始投入工作，圖4-1 、圖 4-2 分別為 TNY279D端的上電波形和下電波形。圖 4-1TNY279D端上電波形圖 4-2TNY279D端下電波形2) 上下電時(shí) TNY279BP端和偏置

10、繞組整流輸出電壓波形。 1 路為 TNY279BP端輸出電壓波形， 2 路為偏置繞組整流輸出電壓波形。圖 4-3 上電輸出電壓波形圖 4-4 下電輸出電壓波形3) 輕載時(shí) TNY279D端有較多脈沖被遺漏，所以周期較長，重載時(shí)被遺漏的脈沖較少，所以周期較短。圖 4-5 、圖 4-6 分別為輕載時(shí) TNY279D端的電壓波形。5 歡迎下載精品文檔和放大波形，圖4-7 、圖 4-8 分別為重載時(shí)TNY279D端的電壓波形和放大波形。如圖所示輕載時(shí)脈沖周期為57us，重載時(shí)脈沖周期為28us。圖 4-5 輕載時(shí) TNY279D端的電壓波形圖 4-6 為圖 4-5 的放大波形圖 4-7 重載時(shí) TNY

11、279D端的電壓波形圖 4-8 為圖 4-7 的放大波形4) TNY279BP端和 EN端在輕載和重載時(shí)輸出電壓，輕載時(shí)脈沖遺漏較多，兩路波形的波動(dòng)周期較長約 60us，重載時(shí)脈沖遺漏較少， 兩路波形的波動(dòng)周期較短，約 28us。圖 4-9 重載時(shí) TNY279EN端電壓波形圖 4-10 重載時(shí) TNY279EN端電壓波形5) 輕載時(shí)和重載時(shí)變換器輸出電壓和 431 陰極電壓波形， 輸出電壓無論輕載還。6 歡迎下載精品文檔是重載都穩(wěn)定在 5V, 因光電耦合器輸入電壓為 1.2V 所以 431 陰極電壓基本在 3.8V, 輕載時(shí)要求脈沖遺漏較多， 431 陰極電壓高脈沖較多， 使得 279EN端

12、低電壓時(shí)間較長，重載時(shí)反之。圖 4-11 重載時(shí) 431 陰極電壓波形圖 4-12 輕載時(shí) 431 陰極電壓波形6)突加負(fù)載時(shí)變換器輸出電壓波形，突加負(fù)載時(shí)變換器系統(tǒng)通過閉環(huán)調(diào)整是得輸出電壓穩(wěn)定在5V。圖 4-13 重載到輕載T3 端電壓波形圖 4-14 輕載到重載T3 端電壓波形5. 實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題及分析解決方案在電路焊接完成后接整流電路， 按照實(shí)驗(yàn)步驟完成連接。 測(cè)試輸出端的電壓值是 3V。首先分析 KA431AZ反饋端的電壓的情況， 采樣點(diǎn)電壓 KA431AZ為 2.5V 。理論分析這個(gè)點(diǎn)的電壓是 2.5V 這樣電路就工作在輸出為 5V 的穩(wěn)定的情況?，F(xiàn)在 R634 和 R633 的阻

13、值是一樣的時(shí)候這點(diǎn)的電壓是 2.5V 是否工作正常存在疑問？用萬用表測(cè)試電路的連接上沒有發(fā)現(xiàn)問題，但是測(cè)到電阻R633 時(shí)，發(fā)現(xiàn)了虛焊，以致使輸出電壓在2.5V 到 5V 之間。重新焊接后，輸出正常。6. 實(shí)驗(yàn)總結(jié)。7 歡迎下載精品文檔通過本次實(shí)驗(yàn)使我們的理論和實(shí)踐相結(jié)合， 對(duì)我們來說是一個(gè)鍛煉動(dòng)手實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，?dú)立深入思考能力， 以及團(tuán)結(jié)協(xié)作能力的好機(jī)會(huì)， 在本次實(shí)驗(yàn)中我受益匪淺。從元器件的測(cè)試到電路板的焊接，我遇到、發(fā)現(xiàn)、解決了很多問題，增長了許多實(shí)踐知識(shí)， 鍛煉了自己的動(dòng)手能力、 思考能力。這對(duì)于我們?cè)趯?shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題這樣一個(gè)思考過程更是一次很好的鍛煉， 從中實(shí)驗(yàn)我也發(fā)現(xiàn)對(duì)于有些基本

14、的理論知識(shí)掌握的不夠扎實(shí)， 缺乏靈活應(yīng)用的能力。 最后，感謝為本次實(shí)驗(yàn)提供元器件資料的光寶公司， 感謝始終在現(xiàn)場(chǎng)悉心指導(dǎo)我們的鄭穎楠老師， 感謝在實(shí)驗(yàn)中熱情幫助我的同學(xué)。附錄反激變換器實(shí)驗(yàn)步驟1. 主電路的調(diào)試1)焊接完畢用萬用表檢查電路是否連接正確有無虛焊點(diǎn)和短路情況， 電路器件是否連接正確。2) 按照?qǐng)D紙連接電路， 檢查整流電路的輸出電壓極性與反激電路的輸入端是否連接正確，反激電路輸出是否接有負(fù)載，滑動(dòng)變阻器的值調(diào)到10 20 。3) 給電路加電壓， 測(cè)試整流電路輸出是否正確 （此時(shí)交流加壓 45v）。交流電壓達(dá)到 75v 左右時(shí)，整流輸出電壓 100v（測(cè)試點(diǎn)整流橋的整流輸出正負(fù)） 。電

15、路 TNY279欠壓保護(hù)端的欠壓情況消除，流入 EN/UV引腳電流超過 25uA。電路開始工作。用萬用表測(cè)試輸出端電壓是否為5v （測(cè)試 T1 和 T2，輸出 5V電壓的正負(fù)極）。4) 用示波器測(cè)試變壓器副邊電壓和原邊電壓波形并做記錄。二極管兩端波形，觀察在有吸收電路時(shí)，二極管關(guān)斷瞬間的電壓波形并做記錄。2. 控制電路的調(diào)試1) 用示波器檢測(cè) TNY279漏極電壓（測(cè)試 T7 和 T5，T5 是直流電源的負(fù)極， T7是 TNY279漏極端）和 EN/UV端口電壓（測(cè)試點(diǎn) T8 和 T5， T8 在 TNY279標(biāo)志點(diǎn)的第一個(gè)管腳即 EN/UV）。觀測(cè)漏極電壓的波形， 判斷電路的負(fù)載輕重。8 歡迎下載精品文檔2)用示波器測(cè)試給TNY279的供電的偏執(zhí)繞組電壓（測(cè)試T6 和 T5，T6 是電容C503的正極端），觀測(cè)在電路加電瞬間BP/M端口電壓波形（測(cè)試T9 和 T5，T9 在 TNY279的 BP/M），正常是旁路電容電