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1、中 国 矿 业 大 学本科生毕业设计姓 名： XXX 学 号： 学 院： 信息与电气工程学院 专 业： 电气工程与自动化 设计题目： 多路输出反激变换器的研制 专 题： 指导教师： XXX 职 称： 教授 2009年 6 月 徐州中国矿业大学毕业设计任务书学院 信电学院 专业年级电气工程与自动05-1 学生姓名XXX 任务下达日期：2009年02月16日毕业设计日期：2009年02月16日至2009年06月20日毕业设计题目：多路输出反激变换器的研制毕业设计专题题目：毕业设计主要内容和要求：1、了解反激变换器拓扑及其工作原理；2、学习Saber仿真软件，并使用Saber仿真软件分析反激变换器；
2、3、反激变换器的设计要求：输入电压：48V72V；输出4路：5V/1A；+15V/0.5A；-15V/0.5A；24V/1.2A：工作频率100kHz；效率大于75%。院长签字： 指导教师签字： 摘 要本文对基于峰值电流控制反激变换器进行了研究。首先分析了常用DC/DC变换器拓扑，并介绍了反激变换器的常用箝位电路；其次详细阐述了反激变换电路的工作原理；然后对电流控制技术的原理及实用芯片UC384X进行了详细的研究，讨论了电流控制的斜率补偿技术；接着重点分析了基于电流控制RCD箝位的反激变换器（CCM工作模式和DCM工作模式），并进行了参数设计，这其中较为重要的是磁性元件的设计。根据以上理论并结
3、合Saber仿真技术，分别对CCM模式下和DCM模式下基于RCD箝位反激变换器进行了稳态分析和时域分析。之后还仿真了输入电压变化和负载突变时的暂态分析，电源负载调率较好。与理论结果进行比较，理论结果和仿真结果一致。关键词：峰值电流控制技术； RCD箝位； 反激变换器； UC3842； Saber仿真 ABSTRACTBased on the peak-current control technique, flyback converter is studied in this paper.First of all, commonly used DC / DC converter topolog
4、ies and clamping circuits are analyzed and introduced. Then the principle of flyback converter and current control technology are given, as well as the principle of and the practical chip UC3842 and slope compensation technology of the current control. At last, the steady principle of RCD clamp flyb
5、ack converter and design guide line of its parameters are analyzed in detail(CCM and DCM mode). Design of magnetic element is more important.Based on above theory and Saber simulation, RCD clamp flyback is steady state and time domain analyzed when it is in CCM and DCM mode. Then, Transient analysis
6、 of input voltage change and load sudden change are simulated, and load regulation rate is better. Compare of theory, theoretical results and simulation results are uniform.Keywords： the peak-current control technique; RCD clamp; Flyback coverter; UC3842; Saber simulation目 录1 绪论11.1 开关电源的理想拓扑11.1.1
7、非电气隔离变换电路11.1.2 电气隔离变换电路11.2 反激变换器的发展与现状21.3 反激变换器常用的箝位电路21.3.1 有损RCD吸收电路31.3.2 无源无损箝位电路31.3.3 有源箝位电路41.3.4 箝位电路性能的比较51.4课题意义和主要研究内容51.4.1课题的研究意义51.4.2本文的主要研究内容62 开关变换器的电流控制技术72.1 概述72.2 电流控制技术72.3 电流控制技术的特点82.3.1 电流控制技术的优点82.3.2 电流控制技术的缺点82.4 电流控制技术的斜率补偿分析92.5 高性能电流模式控制器UC384x102.5.1 UC384X系列芯片的特点1
8、02.5.2 电流模式控制器内部框图102.5.2 功能介绍113 反激变换器原理及综合分析153.1 概述153.2 单端反激变换器的稳态分析163.2.1 电流断续模式(DCM)163.2.2 电流连续模式(CCM)183.2.3 电流临界连续模式(BCM)183.2.4 不同模式的比较183.2.5 反激变换器的外特性曲线213.3 RCD箝位电路213.3.1 RCD箝位电路的设计213.3.2 RC参数对电路性能的影响223.4 单端反激变换器的关键参数的设计233.4.1 磁化电感233.4.2 功率开关管S233.4.3 副边整流二极管D233.4.4 输出滤波电容C234 多输
9、出反激变换器设计244.1 概述244.2 单端反激变换器的设计研究254.2.1电路组成254.2.2 CCM模式反激变换器功率电路设计254.2.3 DCM模式反激变换器功率电路设计314.2.4 反激变换器控制电路设计345 反激变换器的仿真研究375.1 Saber简介375.2基于Saber的CCM仿真研究385.2.1 CCM模式下暂态分析385.2.2 CCM模式下关键节点波形分析395.2.3 宽范围输入电压下输出暂态响应415.2.4 在突加负载和突减负载下输出暂态响应425.3 基于Saber的DCM工作模式下的仿真研究445.3.1 DCM模式下的输出暂态响应445.3.
10、2 关键节点波形分析445.4 两种模式下反激变换器的比较466 结束语476.1 本文主要完成工作476.2 进一步设想47致 谢48参考文献49翻译部分50中文译文50英文原文59中国矿业大学2009届本科生毕业设计（论文）第22页1 绪论1.1 开关电源的理想拓扑电力电子变换器广泛应用于飞机、导弹、舰艇、工业控制系统、微型计算机、家用电器等领域，正朝高功率密度、高变换效率、高可靠性、无污染的方向发展1。1.1.1 非电气隔离变换电路非电气隔离型DC/DC变换器，包括Buck变换器（图1.1）、Boost变换器（图1.2）、Buck-Boost变换器（图1.3）、丘克（CUK）变换器（图1
11、.4），这类变换器适用于升降范围窄、输入输出间无须电气隔离的场合2。 图1.1 Buck变换电路 图1.2 Boost变换电路 图1.3 Buck-Boost变换电路 图1.4 Cuk变换电路1.1.2 电气隔离变换电路电气隔离型DC/DC变换器，包括反激（图1.5）、正激（图1.6）、推挽（图1.7）、半桥及全桥变换器（图1.8）等，这类变换器适用于升降范围宽、输入输出间需要电气隔离的场合3。 图1.5 单端反激变换电路 图1.6 单端正激变换电路图1.7 推挽变换电路图1.8 全桥变换电路1.2 反激变换器的发展与现状 反激变换器由于电路拓扑简洁。输出与输入电压电气隔离且不需要输出滤波电感
12、。能高效提供多组直流输出，电压升降范围宽等特点而广泛应用于中小功变换场合。传统的反激变换器。工作在硬开关状态开关损耗随开关频率的上升而增大，效率会大大降低，且由于开关管的热应力集中，会导致开关管损坏。使开关电源能够在高频下安全高效地运行，国内外电力电子界和电源技术界自70年代以来，不断研究开发谐振软开关技术。所谓“谐振软开关”指的是应用谐振原理，是开关管中的电流(或电压)按正弦或准正弦规律变化，当电流自然过零时，是开关器件关断；或电压为零时，是开关器件开通，实现开关损耗为零。近年来，在电源开发中广泛采用了这些谐振技术，而且准谐振技术亦越来越多地应用在高效率、低成本电源中。在传统的反激式变换器当
13、中融入准谐振技术。既可以减小开关管的开通损耗。从而提高了效率、减少了EMI噪声。根据本次设计指标，论文采用了RCD箝位反激变换器可以完全达到设计指标要求1。1.3 反激变换器常用的箝位电路 反激变换器中隔离变压器起隔离作用外还起着储能电感作用，变压器磁芯处于直流偏磁状态，为防止磁芯饱和，需要较大气隙，因此漏感较大，电感值相对较低。当功率开关关断时，由漏感储能引起的电流突变引起很高的关断电压尖峰，功率管导通时，电感电流变化率大，电流峰值大，CCM模式整流二极管反向恢复引起功率开关开通时高的电流尖峰。因此，必须用箝位电路来限制反激变换器功率开关电压、电流应力。电力电子技术研究人员对此进行了大量的研究。1.3.1 有损RCD吸收电路有损RCD吸收电路有两种，一种是加在变压器两端称为RCD箝位电路；另一种是加在开关管两端称为RCD缓冲电路，当然，也可以组合使用，电路拓扑如图所示。RCD箝位电路比RCD缓冲电路更适合于在反激变换器中应用。这类电路特点为：(1)电路拓扑简洁；(2)开关管关断时，变压器漏感能量转移到电容C上，开关管漏源电压被箝位；(3)漏感能量消耗在电阻R上，变换效率较低4。 图1.9 RCD箝位电路 图1.10 RCD缓冲电路1.3.2 无源无损箝位电路1、带有反馈绕组的二极管箝位电路带有反馈绕组的二极管箝位电路拓扑如图1.11所示，该电路特点为：(1)反馈绕组N3和
