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1、实验一 反激式电流控制开关稳压电源一、实验目的(1) 了解单管反激式开关电源的主电路结构、工作原理。(2) 测试工作波形，了解电流控制原理。二、实验所需挂件及附件序号型号备注1DJK01电源控制屏该控制屏包含“三相电源输出”等几个模块。2DJK09单相调压与可调负载3DJK23单端反激式隔离开关电源4双踪示波器自备5万用表自备三、实验线路及原理单管反激式开关电源原理电路如图4-10所示。图4-10单管反激式开关电源原理图交流输入经二极管整流后的直流电压Udc经变压器初级绕加到功率三极管Q1之C极， 同时经电阻R9、R10加到Q1之b极使Q1开通。Udc电压加到变压器初级使磁通逐渐上升， 初级电
2、流也线性增大，变压器反馈绕组34上的感应电势的极性使Q1的b-e之间正向偏置 增大，使Q1完全饱和导通，这是一个正反馈自激过程。Q1饱和导通之后变压器初级承受Udc电压，变压器磁路中的磁通正比于Udc*t中的 伏秒积分，t是Q1开通的时间长度。在变压器磁通达到饱和值之前，是线性增长:Q1中 的电流是线性增长。为了保证Q中的电流不超过其元件最大值，因此必须将此电流在适当 的时候进行切断，这个电流峰值的控制由三极管Q2实现。当R7中的电流大到一定允许值 Q2导通，强迫将Q1之b极变为零电平，使Q1关断，而Q2的通断受三极管Q4的通断来控 制；而。4的通断由三极管Q3和4N35中的三极管的导通情况来
3、决定。Q3的通断由来自电流 反馈采样电阻R7上的电压来控制。当R7上的电流大到一定值，使Q3的b-e极正偏加大， 使Q3导通。本线路对5V直流输出电压有自动稳压调节功能，当负载减小5V输出电压增大时，输 出电压的采样电阻分压后加到TL431的R端的电压增大。由TL431的作用原理可知其C端 电压会自动下降，结果造成4N35的二极管中电流增大，从而使4N35的三极管的等效内阻 减小，结果使Q4提前导通最终使Q1提前关断，即负载减小时Q1的开通/关断占空比减小， 这从Qe极的波形可以明显看到。当输入交流电压减小，Udc下降时，Q1导通后变压器中 的磁通上升速率减小，结果Q1的开断周期延长。开关频率
4、下降，例如从180V AC输入时的 62KHz下降到100V AC输入时的44.8KHz。当Q1中的电流被切断之后，变压器电感贮能释放，磁通下降，变压器副边绕组的感应 电势经整流滤波后输出。这就是一般反激式(Fly back)的原理。C3R5D1R8为缓冲电路，减小Q1关断时Q1管c-e极的电压。四、实验内容(1) 电路波形的测试。(2 )输入电压变化时主电路波形的测试。(3) 输出负债电流变化时主电路波形的测试。(4) 开关电源稳压特性的测试。五、思考题(1) 什么叫反激式开关电源，它与正激式有何区别？(2) 什么叫自激式与他激式开关电源？(3) 变压器的磁路在制作时为什么必须留有气隙？(4
5、) 开关管的选择原则是什么？六、实验方法(1) 系统接线： 将DJK09的交流调压输出接至DJK23的交流输入端。 将DJK09上的两个电阻并接成可调负载电阻。(2) 波形观察 接入DJK09单相自藕调压器的220V交流电源，并开启DJK01控制屏的电源开关。 调节DJK09的交流输出为180V，并调节DJK09上的负载电阻，使DJK23上5V直 流输出的电流为2A。 用示波器观测电路相应各点的波形。(的。极(即电流采样电阻R7两端)的波形三极管Q1的b级波形7变压器反馈绕组34端的电压波形三极管忠的b级波形三极管q3的b级波形三极管Q3的C级波形开关频率与占空比的测定并记录数据 改变交流输入
6、电压为100V，负载不变，重复步骤。 令5V直流输出负载电流为0.3A，交流输入为180V，重复步骤。(3)开关电源稳压特性的测试 保持负载不变(5V、2A； 12V，0.5A)，改变DJK23的交流输入电压，从70V250V， 测定5V和12V直流输出电压的变化及纹波系数。 保持DJK23交流输入电压不变，改变负载从(5V,0.15A2.6A；12V，0.150.5A)， 测定5V和12V直流输出电压的变化及纹波系数。七、实验报告(1) 整理典型情况下的各点波形。(2) 说明电流控制原理。(3) 分析5V直流输出负载变化时输出电压不变的原理？(4) 当12V直流输出的负载改变时，输出12V电
7、压能够保持不变吗？为什么？(5) 分析交流输入电压改变时，5V直流输出电压保持不变的原理？八、注意事项(1) 交流输入电压必须大于60V，小于250V。(2) 用示波器观察电路波形时，必须要注意共地问题。(3) +5V的最大负载电流为5A， 12V的最大负载电流为1A。实验二PS-ZVS-PWM软开关技术实验三、实验线路及原理C16C21一、实验目的(1)熟悉移相控制零电压开关PWM(PS-ZVS-PWM)的结构与工作原理。了解全桥软开关电源移相PWM控制芯片的使用方法和工作原理。二、实验所需挂件及附件序号型 号备 注1DJK01电源控制屏2DJK24 PS-ZVS-PWM软开关技术3双踪示波
8、器自备4万用表自备图4-31实验线路图实验线路主要有控制电路、驱动电路、移相控制零电压开关PWM (PS-ZVS-PWM)变换器 和稳压反馈电路组成。1、PS-ZVS-PWM变换器简介PS-ZVS-PWM变换器利用变压器的漏感或原边串联电感和功率管的寄生电容或外接电容 来实现零电压开关，它的电路结构及主要波形如图4-32所示。RLd0一t()t t t t tt t t图1,4玷32主电路结木构和主要波形()1 2 3 4 56 7 8 9 1() u12T3.其中，DsD分别是QsQ的内部寄生二极管，CsC分别是QsQ的寄生电容或外接电容。14141414Lr是谐振电感，它包括了变压器的漏感
9、。每个桥臂的两个功率管(Q1。3和Q4 Q2)成180互 补导通，两个桥臂的导通角相差一个相位，即移相角，通过调节移相角的大小来调节输出电 压。Q和Q分别超前于Q和Q 一个相位，称Q和Q组成的桥臂为超前桥臂，Q和Q组成的13421342桥臂为滞后桥臂。在一个开关周期中，PS-ZVS-PWM全桥变换器有12种开关状态。假设:所有元器件均为理想器件； C1=C3=Clead，C2=C4=Clag；一 LfLr/K2，K是变压器原副边匝比，Lf为输出电感。图4-33到图4-39给出了该变换器在不同开关状态下的等效电路。各开关状态的工作情 况描述如下。(1)开关模态0在t0时刻，对应于图4-33。Q/
10、H Q4导通。原边电流由电源正经乌、变压器原边绕组、 谐振电感1 Lr以及Q4,最后回到电源负。副边电流回路由副边绕组Ls1的正端，经整流管DR1、(2)开关模态1tst,对应于图4-34。在t时刻关断Q，原边电流从Q中转移到C和C支路中，C 01011311充电，C3放电。由于q的存在，Q是零电压关断。在这个时段里，谐振电感Lr和滤波电感 Lf是串联的，而且Lf很大，因此可以认为原边电流ip近似不变，类似于一个恒流源。在t1时刻，图4-34 开关模态1（3）开关模态2ti-t2,对应于图4-35。D3导通后，开通Q3。虽然这时候Q3被开通，但并没有电流流 过，原边电流由D流通。由于是在D导通
11、时开通Q，所以Q是零电压开通。Q&Q驱动信号333331之间的死区时间td（lead）to1。在这段时间里，原边电流等于折算到原边的滤波电感电流。在图4-35 开关模态2（4）开关模态3tst,对应于图4-36。在t时刻，关断Q，原边电流i由C和C两条路径提供，也 2324p 24就是说，原边电流ip用来抽走C2的电荷，同时又给C4充电。由于C4的存在，Q4是零电压 关断。此时，vab=-vc4, vab的极性自零变为负，变压器前边绕组电势下4正上负，整流二极管 DR2导通，副边绕组12中开始流过电流。整流管DR1和DR2同时导通，将变压器副边绕组 短接，这样变压器副边绕组电压为零，原边绕组电
12、压也为零，Vab直接加在谐振电感Lr上。 因此在这段时间里实际上谐振电感和、c4在谐振工作。ABrRL图4-36开关模态3在匕时刻，当C4的电压上升到vin,乩自然导通，结束这一开关模态。(5) 开关模态4IN 2t3st4,对应于图4-37。在t3时刻U，。2自然导通，将Q2的电压箝位在零电位，此时就 可以开通Q, Q是零电压开通。Q&Q驱动信号之间的死区时间tt，虽然此时Q已开通，2224d(lag) 232但忠不流过电流，原边电流由d2流通。原边谐振电感的储能回馈给输入电源。由于副边两 个整流管同时导通，因此变压器副边绕组电压为零，原边绕组电压也为零，这样电源电压VIN加在谐振电感两端，
13、原边电流线性下降。图4-37开关模态4到t时刻，原边电流从I (t )下降到零，二极管D和D自然关断，Q和Q中将流过4p 32323电流。(6) 开关模态5匚严司，对应于图4-38。在t4时刻U，原边电流由正值过零，并且向负方向增加，此时 。2和Q3为原边电流提供通路。由于原边电流仍不足以提供负载电流，负载电流仍由两个整流 管提供回路，因此原边绕组电压仍然为零，加在谐振电感两端的电压为电源电压vin,原边 电流反向增加。到乌时刻U，原边电流达到折算到原边负载电流-ILf(t5)/K值，该开关模态结束。此时， 整流管DR1关断，DR2流过全部负载电流。5图4-38开关模态5(7) 开关模态6t5
14、st，对应于图4-39，在这段时间里，电源给负载供电。在I时刻，q3关断，变换器开始另一半个周期的工作，其工作情况类似于上述的半个周期。63图4-39 开关模态62、UCC3895 简介EA0U7 ZRaMF 3E蚯OUTFaN 1图4-40UCC3895引脚排列图RTCTSYNCRAMPEAOUTEAPEANC5UTa克I nJJULIDELY?xJF；EFREFa即M COMPARATORCURRENT SENSE aTORDELAY BERRORAMPDELAY CNO LOADCOMPARATORDELAY CVER CURRENTCOMPARATORw-ADAPTIVE DELAYSET AMPLIFIERHHDNHI=ONDISABLEC0L1PARATORf 11 EVREFERENCE 0KCOMPARATOR/DDUTADELEOUTBOUTCDEUGDOUTDPGNDADSREFQND图4-41UCC3895内部功能框图UCC3895的各引脚功能（引脚排列见图4-40）ADS：自适应延迟时间设置端。其功能是设置输出延迟死区时间的可编程最大与最小值 之比。当ADS脚直接连接到CS
