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1、精品文档燕山大学反激变换器系统实验报告专 业：电力电子与电力传动学 号： 080804081017姓 名：王一迪日 期： 2009.6.5。1 欢迎下载精品文档1. 反激变换器工作原理反激型开关电源电路的主要特点是电路简单、成本低、可靠性高、稳压范围宽 , 故许多家用及办公室电子电器采用了此种电路。本次实验主电路的拓扑结构是一个反激变换器，采用 TNY279控制，5V及3A输出低成本高效率电源电压。 这 个高频变压器的设计会在下文中重点讲述。 本次设计的电路提供了一个 5V的稳压电源，也可以设计成 3.3V。这些可以应用于需要稳压电源的电器上，如 DSP的供电电源（ 5V）, 电脑的供电电源（
2、 3.3V ）。下面简述一下反激式隔离变换器的工作原理：DRLI LCVinT1图 1 隔离式单端反激电路的原理如图 1 所示，电路的工作过程如下： 当 T 导通时，它在变压器初级电感线圈中储存能量，与变压器次级线圈相连的二极管 D处于反偏压状态，所以二极管 D截止，变压器次级线圈无电流流过，即没有能量传输给负载；当 T 截止时，变压器次级线圈中的电压极性反转， 使得 D导通，在输出电容 C 充电，输出并联电容还有滤波的作用，同时负载 R 上也有电流 I 流过。原边绕组只通过一个开关与输入电源相连；用一个高频变压器实现能量传递，同名端反接。高频变压器的作用：1) 原副边的隔离；2) 原副边的能
3、量传递（储能与馈能） ；3) 电压变换（升、降压）；如图 3所示，反激变换器系统主要由反激变换器主电路、输出检测及给定电路、光电耦合电路、 一片 TNY279及其外围电路构成。 传统的控制方法是设计好原副边的匝比，通过改变开关的占空比调节输出电压的高低。然而本次实验电路并不是通过调节占空比来调节输出电压的，TinySwitch-III在一个器件上集成了一个。2 欢迎下载节输出电压的目的。 TinySwitch-III精品文档高压功率 MOSFET开关及一个电源控制器。与通常的PWM(脉宽调制 ) 控制器不同，它使用简单的开 / 关控制方式来稳定输出电压。通过漏极脉冲遗漏的方式达到调器件以流限模
4、式工作。开启时，振荡器在每个周期开始时开通功率 MOSFET。电流上升到流限值或达到DCMAX的极限时关断 MOSFET。由于TinySwitch-III设计的最高流限值与频率是定值，它提供给负载的功率与变压器初级电感及峰值初级电流的平方成正比。 因此，电源的设计包括计算实现最大输出功率所需的变压器初级电感。 如果根据功率选择了正确的 TinySwitch-III，那么流过电感内的电流会在达到 DCMAX极限前上升到流限值。反激变换器系统工作原理简述如下： 在输入电压较低时， TNY279中有欠压保护，连接在直流电压与 EN/UV引脚间的外接电阻可用于监测直流输入电压。在通电或自动重启动时功率
5、 MOSFET开关禁止期间，流入 EN/UV引脚的电流必须超过25A，以启动功率 MOSFET。在通电时，旁路 / 多功能引脚在欠压情况下会被维持在 4.9 V 。一旦欠压情况消除，旁路 / 多功能引脚会从 4.9 V 上升到 5.85 V 。如果在自动重启动的功率 MOSFET禁止开关期间出现欠压情况， 则自动重启动计数器会停止计数。这使禁止时间从正常的 2.5 秒延长到欠压消除为止。欠压电路还能同时检测到没有外部电阻连接到 EN/UV引脚的状况（低于 1 A 的电流流入此引脚）。在此情况下则禁止欠压保护功能。当输入电压提高到使 TNY279工作后，整个系统都开始工作， 输出电压为 5V。当
6、系统稳定运行时光电耦合器 LTV817 输入侧两端电压以一定波动 , 使得光电开关工作在开关状态。在正常工作时，引脚 EN/UV控制功率 MOSFET的开关。当从此引脚拉出的电流大于某个阈值电流时， MOSFET将被关断。当此引脚拉出的电流小于某个阈值电流时， MOSFET将被重新开启。对阈值电流的调制可以防止群脉冲现象的发生 , 阈值电流值在 60 A 到 115 A 之间 , 即达到控 TNY279漏极端（D）的脉冲稳定遗漏。当负载增大时光电耦合器 LTV817输入侧二极管两端的电压低压时间变长使得 TNY279使能端（ EN/UV）下拉电流变短，从而控制 TNY279漏极端（ D）被遗漏
7、的脉冲减少，以平衡负载增大所引起的压降，使得输出电压稳定在 5V。当输入电压增大时，幅边整流后的电压增大，使得光电耦合器 LTV817输入侧两端电压变高，则 TNY279使能端（ EN/UV）下拉电流增加，控制 TNY279漏。3 欢迎下载精品文档极端（ D）的脉冲遗漏，以平衡输入侧电压的增大，使输出电压稳定在5V。图 1-2 反激变换器系统原理图2. 设计目标输入电压在 150V380V范围内输出电压均能稳定在5V，输出功率 15W。3. 反激变压器设计设计步骤：1) 磁芯选择：本实验选择 PCEE22-Z型磁芯，满足功率要求。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 为 0.18cm4 0.0799cm4 满足要求。2)确定匝数比：根 据 279 的 设计 参 数 I pk 0.6 A5 s, f1K3 D2 m ,a取x，根0. 据4 系 统 设 计 要 求Vi n m i n 150V , 解得Vinmin * D max699.3F ，一次侧最大电感 LpI pk *f s单位周期内存储在磁芯中的能量为1* Lp * I pk2 *f s 19.5W15W ,2。4
9、 欢迎下载精品文档Vi * Dmax(15020)*0.4取为 15。原幅边匝数比 n(515.48,Vo (1 D max )0.6)*0.63) 确定匝数：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. 系统实验1)输入电压 100V 以下 TNY279处于欠压保护状态，输入电压高于100V TNY279开始投入工作，图4-1 、图 4-2 分别为 TNY279D端的上电波形和下电波形。图 4-1TNY279D端上电波形图 4-2TNY279D端下电波形2) 上下电时 TNY279BP端和偏置
10、绕组整流输出电压波形。 1 路为 TNY279BP端输出电压波形， 2 路为偏置绕组整流输出电压波形。图 4-3 上电输出电压波形图 4-4 下电输出电压波形3) 轻载时 TNY279D端有较多脉冲被遗漏，所以周期较长，重载时被遗漏的脉冲较少，所以周期较短。图 4-5 、图 4-6 分别为轻载时 TNY279D端的电压波形。5 欢迎下载精品文档和放大波形，图4-7 、图 4-8 分别为重载时TNY279D端的电压波形和放大波形。如图所示轻载时脉冲周期为57us，重载时脉冲周期为28us。图 4-5 轻载时 TNY279D端的电压波形图 4-6 为图 4-5 的放大波形图 4-7 重载时 TNY
11、279D端的电压波形图 4-8 为图 4-7 的放大波形4) TNY279BP端和 EN端在轻载和重载时输出电压，轻载时脉冲遗漏较多，两路波形的波动周期较长约 60us，重载时脉冲遗漏较少， 两路波形的波动周期较短，约 28us。图 4-9 重载时 TNY279EN端电压波形图 4-10 重载时 TNY279EN端电压波形5) 轻载时和重载时变换器输出电压和 431 阴极电压波形， 输出电压无论轻载还。6 欢迎下载精品文档是重载都稳定在 5V, 因光电耦合器输入电压为 1.2V 所以 431 阴极电压基本在 3.8V, 轻载时要求脉冲遗漏较多， 431 阴极电压高脉冲较多， 使得 279EN端
12、低电压时间较长，重载时反之。图 4-11 重载时 431 阴极电压波形图 4-12 轻载时 431 阴极电压波形6)突加负载时变换器输出电压波形，突加负载时变换器系统通过闭环调整是得输出电压稳定在5V。图 4-13 重载到轻载T3 端电压波形图 4-14 轻载到重载T3 端电压波形5. 实验中出现的问题及分析解决方案在电路焊接完成后接整流电路， 按照实验步骤完成连接。 测试输出端的电压值是 3V。首先分析 KA431AZ反馈端的电压的情况， 采样点电压 KA431AZ为 2.5V 。理论分析这个点的电压是 2.5V 这样电路就工作在输出为 5V 的稳定的情况。现在 R634 和 R633 的阻
13、值是一样的时候这点的电压是 2.5V 是否工作正常存在疑问？用万用表测试电路的连接上没有发现问题，但是测到电阻R633 时，发现了虚焊，以致使输出电压在2.5V 到 5V 之间。重新焊接后，输出正常。6. 实验总结。7 欢迎下载精品文档通过本次实验使我们的理论和实践相结合， 对我们来说是一个锻炼动手实验能力，独立深入思考能力， 以及团结协作能力的好机会， 在本次实验中我受益匪浅。从元器件的测试到电路板的焊接，我遇到、发现、解决了很多问题，增长了许多实践知识， 锻炼了自己的动手能力、 思考能力。这对于我们在实验中发现问题、解决问题这样一个思考过程更是一次很好的锻炼， 从中实验我也发现对于有些基本
14、的理论知识掌握的不够扎实， 缺乏灵活应用的能力。 最后，感谢为本次实验提供元器件资料的光宝公司， 感谢始终在现场悉心指导我们的郑颖楠老师， 感谢在实验中热情帮助我的同学。附录反激变换器实验步骤1. 主电路的调试1)焊接完毕用万用表检查电路是否连接正确有无虚焊点和短路情况， 电路器件是否连接正确。2) 按照图纸连接电路， 检查整流电路的输出电压极性与反激电路的输入端是否连接正确，反激电路输出是否接有负载，滑动变阻器的值调到10 20 。3) 给电路加电压， 测试整流电路输出是否正确 （此时交流加压 45v）。交流电压达到 75v 左右时，整流输出电压 100v（测试点整流桥的整流输出正负） 。电
15、路 TNY279欠压保护端的欠压情况消除，流入 EN/UV引脚电流超过 25uA。电路开始工作。用万用表测试输出端电压是否为5v （测试 T1 和 T2，输出 5V电压的正负极）。4) 用示波器测试变压器副边电压和原边电压波形并做记录。二极管两端波形，观察在有吸收电路时，二极管关断瞬间的电压波形并做记录。2. 控制电路的调试1) 用示波器检测 TNY279漏极电压（测试 T7 和 T5，T5 是直流电源的负极， T7是 TNY279漏极端）和 EN/UV端口电压（测试点 T8 和 T5， T8 在 TNY279标志点的第一个管脚即 EN/UV）。观测漏极电压的波形， 判断电路的负载轻重。8 欢
16、迎下载精品文档2)用示波器测试给TNY279的供电的偏执绕组电压（测试T6 和 T5，T6 是电容C503的正极端），观测在电路加电瞬间BP/M端口电压波形（测试T9 和 T5，T9 在 TNY279的 BP/M），正常是旁路电容电压在5.85v3) 用示波器检测电路输出端采样电路的采样点电压波形（测试 T3，R636上端电压，参考地是 T2），KA431AZ的输出电压的值即给定电压 （测试 T4，KA431AZ的 3 端口，参考地 T2），观测采样电路的工作过程。4) 测试光耦二极管 （KA431AZ）的 Vref 。（测试 KA431AZ的管脚 1，参考地 T2）。9 欢迎下载精品文档欢迎您的下载，资料仅供参考！致力为企业和个人提供合同协议，策划案计划书， 学习资料等等打造全网一站式需求。10 欢迎下载