电力电子课程设计- PSR反激变换器 2018.7.

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1 电力电子课程设计- PSR反激变换器 2018.7

2 实 验 目 的 了解反激变换器的工作原理 了解原边反馈反激变换芯片MP6004的工作原理 学习变压器的设计与绕制 体验反激变换器的设计与制作

3 课 程 设 计 进 度 W1：巩固反激变换器的基本工作原理；了解MP6004的工作原理及外围电路设计；
W2：学习LTspice/Multisim(待定)仿真软件并进行仿真，加深对电路原理的理解； W3：学习Altium Designer 进行原理图绘制 ，封装库建立； W4：学习Altium Designer 进行PCB绘制 ； W5：焊接相关知识与注意事项讲解，焊接练习； W6： MP6004反激电路焊接； W7： W8：变压器设计制作的讲解与演示； W9：学习设计变压器参数，练习绕制变压器； W10：练习绕制变压器； W11：完成变压器的制作并焊接； W12：电路调试； W13：电路测试并记录相关波形数据； W14：检验； W15：撰写实验报告； W16：完成实验报告并提交。

4 MP6004 状 态 图

5 电 路 原 理 图 输入母线电容 RDC吸收，抑制变压器漏感尖峰 原边 副边 辅助 副边 Y电容，抑制共模干扰
辅助绕组给芯片VCC供电，减少能耗 芯片使能 芯片供电管脚 去耦电容 原边反馈电压设置 原边峰值 限流点设置 MODE脚接地：Flyback MODE脚浮空：BUCK（如附件）

6 变 压 器 制 作

7 1. 计算匝比 N ( N = N1：N2 ) 反激变换器原副边功率管的耐压与匝比有关 Vds Vka Vin(max) N Vout VF
参数 说明 Vds 原边MOS管反向最高耐压 Vka 副边二极管反向最高耐压 Vin(max) 输入电压最高值 N 变压器原副边匝比，N=N1：N2 Vout 主路输出电压 VF 副边整流二极管正向导通压降，肖特基约0.3V K 降额系数,约0.9 * MP6004集成原边MOS，耐压150V ，故Vds需小于150V

8 2. 计 算 原 边 峰 值 电 流 Ipeak 由于MP6004满载输出时工作在BCM临界连续，负载降低进入DCM，由此可得 ：
参数 说明 Ipeak_BCM 满载时原边峰值电流 Io 满载时副边输出电流 D 占空比 * MP6004原边峰值电流最大值为3A

9 3. 计 算 原 边 电 感 Lm Po_DCM fs Lm ƞ 参数 说明 满载时的输出功率（如果是多路输出，需要计算总功率）
原边MOS的开关频率，变频控制时对应满载时的频率 Lm 原边电感感值 ƞ 预估的转换效率 * MP6004输出负载越大，开关频率越高，但是最高不超过200KHZ

10 4. 选 择 合 适 的 磁 芯 AP值法预估磁芯的尺寸 Ae Aw Irms Bmax Ku Kj 参数 说明 变压器磁芯中柱截面积
变压器磁芯窗口面积 Irms 满载输出时变压器原边电流有效值 Bmax 饱和磁密，通常0.2~0.3T Ku 变压器窗口填充系数，因骨架，挡墙等存在，通常0.3 Kj 电流密度系数，通常450 * 所选磁芯的Ae与Aw的面积乘积 需大于等于所计算的AP值

11 5. 计 算 变 压 器 各 绕 组 的 匝 数 根据磁链-电流与电感的关系式可得： Np Ns1,Ns2 Na 参数 说明 变压器原边匝数
变压器副边各路绕组匝数 Na 原边辅助绕组匝数 * 所选磁芯的Ae与Aw的面积乘积 需大于等于所计算的AP值

12 6. 选 择 绕 组 线 径 绕组线径涉及到效率发热，需通过电流有效值来计算 Isec_rms Spri Ssec Ipri_rms J
参数 说明 Isec_rms 副边各绕组满载时的电流有效值 Spri 原边绕组的截面积 Ssec 副边绕组的截面积 Ipri_rms 满载输出时原边绕组的电流有效值 J 电流密度，通常450A/cm2

13 6. 选 择 绕 组 线 径 对于高频的开关电源，实际选择线径时需考虑导线集肤效应引发的电流分布不均问题 Δd μ σ 参数 说明 集肤深度
磁导率，4π×10-7 H/m σ 导电率 ，6×107 S/m 当计算出的集肤深度小于前页计算的绕组线径时，此时需要改为线径更细的导线多股并绕，导线的线径 需小于集肤深度，多股并绕的总截面积至少大于/等于前页计算的绕组截面积

14 7. 磁 芯 校 验 确认变压器的原边电感，各绕组的匝数，导线线径后，需校验所选磁芯能否承载 所有绕组 Np Sp Pp Ns Ss Ps
参数 说明 Np 原边绕组匝数 Sp 原边绕组单根导线截面积 Pp 原边绕组并绕股数 Ns 副边绕组匝数 Ss 副边绕组单根导线截面积 Ps 副边绕组并绕股数 Na 辅助绕组匝数 Sa 辅助绕组单根导线截面积 Pa 辅助绕组并绕股数 如果上述计算值大于0.3 ，所选磁芯可能存在窗口面积过小导致绕组无法绕下的风险

15 Vin ： 36 ~ 72VDC Vout : 12V Iout : 0.7A Vout1 : 5V Iout1: 0.1A
MP6004 变 压 器 设 计 实 例 Vin ： 36 ~ 72VDC Vout : 12V Iout : 0.7A Vout1 : 5V Iout1: 0.1A

16 MP6004 变 压 器 设 计 实 例 推荐使用 Mathcad 计算

17 变 压 器 的 组 成 部 件 漆包线 磁芯 绝缘胶带 骨架

18 变 压 器 剖 面 图 原边绕组 副边绕组2 原边辅助绕组 副边绕组

19 变 压 器 绕 制 视 频 变压器的制作 IC的贴片焊接

20 实 验 报 告 计算变压器的主要参数并记录 测量绕制变压器的原边电感，匝比，漏感
测量36V输入时芯片SW脚，VCC脚的电压波形，原边电流波形 测量36V输入时副边二极管的电压波形，副边电流波形 基于48V输入测量步骤3步骤4的波形 测量输入36V ,48V ,72V时，副边1A加载时的电压调整率 测量36V输入时，副边从空载到1A加载时的电压调整率

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