题 目：学 院：
《电力电子技术》
课程设计报告
单端反激式开关电源的设计 (230/6V) 信息与控制工程学院
一、课程设计目的
（1）熟悉Power MosFET的使用；
（2）熟悉磁性材料、磁性元件及其在电力电子电路中的使用； （3）增强设计、制作和调试电力电子电路的能力；
二、课程设计的要求与内容
本课程设计要求根据所提供的元器件设计并制作一个小功率的反激式开关电源。
电源的输入、输出电压有老师指定。我们是230V/6V。
可以用万用版手焊，也可以画PCB图制作电路板，根据焊的或者画的结果进行加分。
三、设计原理 1、 引言
电力电子技术有三大应用领域：电力传动、电力系统和电源。在各种用电设备中，电源是核心部件之一，其性能影响着整台设备的性能。电源可以分为线性电源和开关电源两大类。
线性电源是把直流电压变换为低于输入的直流电压，其工作原理是在输入与输出之间串联一个可变电阻（功率晶体管），让功率晶体管工作在线性模式，用线性器件控制其阻值的大小，实现稳压的输出，电路简单，但效率低。通常用于低于10W的电路中。通常使用的7805，7815等就属于线性电源。
反激式功率变换器是功率电源中的一种，是一种应用非常广泛的开关电源，本课程设计就是设计一个反激变换器。
1、开关型稳压电源的电路结构
（1）按驱动方式分，有自激式和他激式。
（2）按DC/DC变换器的工作方式分：①单端正激式和反激式、推挽式、半桥式、全桥式等；②降压型、升压型和升降压型等。
（3）按电路组成分，有谐振型和非谐振型。
（4）按控制方式分：①脉冲宽度调制(PWM)式；②脉冲频率调制(PFM)式；③PWM与PFM混合式。
DC/DC变换器用于开关电源时，很多情况下要求输入与输出间进行电隔离。这时必须采用变压器进行隔离，称为隔离变换器。这类变换器把直流电压或电流变换为高频方波电压或电流，经变压器升压或降压后，再经整流平滑滤波变为直流电压或电流。因此，这类变换器又称为逆变整流型变换器。
DC/DC变换器有5种基本类型：单端正激式、单端反激式、推挽式、半桥式和全桥式转换器。
2、反激变换器工作原理
基本反激变换器如图3所示。假设变压器和其他元器件均为理想元器件，稳态工作如下：
当有源开关Q导通时，变压器原边电流增加，会产生上正下负的感应电动势，从而在副边产生下正上负的感应电动势，如图3（a）所示，无源开关VD1因反偏而截止，输出由电容C向负载提供能量，而原边则从电源吸收能量，储存于磁路中。
当有源开关Q截止时，由于变压器磁路中的磁通不能突变，所以在原边会感应出上负下正的感应电动势，故VD1正偏而导通，如图3（b）所示，此时磁路中存储的能量转到副边，并经二极管VD1向负载供电，同时补充滤波电容C在前一阶段所损失的能量。输出滤波电容除了在开关Q导通时给负载提供能量外，还用来限制输出电压上的开关频率纹波分量，使之远小于稳态的直流输出电压。
图3 反激变换器工作状态
反激变换器的工作过程大致可以看做是原边储能和副边放电两个阶段。原边电流和副边电流在这两个阶段中分别起到励磁电流的作用。如果在下一次Q导通之前，副边已将磁路的储能放光，即副边电流变为零，则称变换器运行于断续电流模式（DCM），反之，则在副边还没有将磁路的储能放光，即在副边电流没有变为零之前，Q又导通，则称变换器运行于连续电流模式（CCM）。通常反激变换器多设计为断续电流模式（DCM）下。
当变换器工作于CCM下时，输出与输入电压、电流之间的关系如下：
U0?MUg，
Ig?MI0，其中M?ND，N?P。
N(1?D)NS当变换器工作于DCM下时，上述关系式仍然成立，只不过此时的增益M变为：
M?U0D2Lf，K?msR?N2(1?D)2 ?UgK可以看出，改变开关器件Q的占空比和变压器的匝数比就可以改变输出电压。
3、反激变换器的吸收电路
由于在实际中反激变换器存在各种寄生参数，如变压器的漏感，开关管的源漏极电容。所以基本反激变换器在实际应用中是不能可靠工作的，其原因是变压器漏感在开关Q截止时，没有满意的去磁回路。为了让反激变换器的工作变得可靠，就得外加一个漏感的去磁回路，但因漏感的能量一般很小，所以习惯上将这种去磁回路称为吸收电路，目的是将开关Q的电压钳位到合理的数值。在220VAC输入的小功率开关电源中，常用的吸收电路主要有RCD吸收电路。其结构如图4所示。
图4吸收电路
4、反激变换器的系统结构
反激式变换器的系统结构示意图如图5所示。由图中可以看出，一个AC输入DC输出的反激式变换器主要由如下五部分构成：输入电路、变压器、控制电路、输出电路和吸收电路构成。输入电路主要包括整流和滤波，将输入的正弦交流电压变成直流，而输出电路也是整流和滤波，是将变压器副边输出的方波电压单向输出，且减少输出电压的纹波。吸收电路如图4所示。所以，反激变换器的关键在于变压器和控制电路的设计。这也是本次课程设计的重点。
图5 反激变换器的系统结构简图
5、反激式变换器的变压器设计思路
单端反激式开关电源的设计230转6V
