1、 实 验 报 告课程名称：_开关电源设计_指导老师： 成绩：_实验名称： 反激电源 实验类型： 同组学生姓名： 一、实验目的和要求（必填） 二、实验内容和原理（必填）三、主要仪器设备（必填） 四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析（必填）七、讨论、心得 一、实验要求使用芯片：安森美的 NCP1251；输入电压：单相 AC85V220V；输出：两路，5V，12V 输出，任选一路稳压。总功率不小于 15W；纹波：峰峰值小于额定电压的 5%；工作模式：自选，如 CCM 或者 DCM ；控制电路：峰值电流控制。二、实验原理1、理想反激变压器工作原理理想反激变压器的等效电路如图
2、1，工作过程如下：(1)当Q1导通，直流电压 Ud 加在激磁电感Lm上，电流 im 增加，激磁电感 Lm 存储能量，开关管电流 iq=im。副边二极管D2关断，id=0。(2)当Q1关断，iq等于0，激磁电感电流不能突变，激磁电流经理想变压器转移到副边，副边二极管导通， id = n*im。(3)若激磁电感电流im未释放完，Q1再次导通，则反激变换器工作在电感电流连续工作模式;若激磁电感电流释放完时，Q1尚未导通，则反激变换器工作在电感电流断续工作模式，此时激磁电流im=0，开关管电流iq=0，二极管电流id=0。专业： 电子信息工程 姓名： 学号： 日期： 2013/7 地点： 教二-125
3、 图 1 理想反激变压器等效电路图 图 2 实际反激变压器等效电路图2、实际反激变压器工作原理实际由于各种寄生参数的存在，如变压器的漏感、开关管的源漏极电容等，进一步的等效电路如图2。由于变压器漏感 Llk 的存在，必须增加吸收电路，其换流过程比较复杂。本次设计即基于这一模型展开。三、反激变压器的设计(以5V输出为例)相关参数：芯片工作频率 fs=65kHz；漆包线线径：0.33mm；漆包线电流密度：58A/mm2；磁芯磁路长度 Le：48.4mm；窗口面积 Ae：84.4mm2。由此得出每根漆包线所能流过的电流约为 0.5A。设计步骤：第一步：确定参数：， ， ，5*1oPW56.208oi
4、nPpWmaxin6.250.8vgDCPI AVmax2/2*./.4.31peakvgIIDA（1） Udmin， Iomax 时占空比最大Dmax=0.45，电流临界连续，则有，取为18 850.7.251714dTou（2） 由于临界连续，计算变压器的副边激磁电感值： 2 22 3()(.)*.1.6650osDULuHfI（3） 根据匝比得原边电感： 22183.496TLku（4） 原边匝数-6max*491=0pepINAB（5） 副边匝数 in50=382opsV（6） RCD吸收电路设计 VUdDS 670.9Umax)(qCS H21.484096Llk kfIUspeak
5、dslkCSORCS 1650*.10*.)876()( 22_s Fs .4n6560fSCS导线 d=0.33mm，J=58A/mm2，取 J=6A/mm2。故 5V 输出导线取 2 股，原边导线取 2 股。同理可得 12V 输出端取 6 股 9 匝。芯片供电电压若取 18V，可算出匝比为 7，取副边匝数为 9，由于芯片供电电流较小，取股数为 1。四、主要元器件电压电流应力计算（基于实验数据）MOS 管电压应力：a侧： （4.9V输出）60=154Tk此时开关管最高电压： 2015*(4.907)35qdTouUk Vb侧： （12.29V输出）79Tk此时开关管最高电压： (2.)2qd
6、TokMOS管承受的最大电压为402V。MOS管电流应力：a侧： 1max2*10.24()5.oTii AkDb侧： 1ax .73().oTiiMOS管流过的最大电流为0.73A。 综：根据采用的MOSFET型号FQPF6N80C ，查询其datasheet：阻断电压达到800V，导通电流达到5.5A，故电压应力为： 402/800=0.50；电流应力为：0.73/5.5=0.13 ，故实际数值完全满足要求。二极管电压应力：a侧： ，故2max20.74V15dTUukax2ax()(.9)25.64Dob侧： m4.7u二级管电流应力：a侧： 2max2*13.64()0.5oii AD
7、b侧： 2ax.9().oii综：由于采用的快恢复二极管MUR 460能承受的反压为600V, (正向不重复峰值电流)故：10FSMIA电压应力 电流应力a侧二极管 25.64/600=0.04 3.64/110=0.03b侧二极管 56.74/600=0.09 5.09/110=0.05实验中，两二极管均处于正常工作状态。五、实验波形记录空载 半载 满载芯片PWM输出MOS管源极电压电流采样（CS）副边电压（5V侧）输出电压（5V侧）输出电压纹波（5V侧）输出电压（12V 侧）输出电压纹波（12V 侧）分析：1.实验时，电路要求从空载启动；负载要缓慢调节，且从满载切换到空载时电路会停止工作。
8、2.负载越轻，电路越工作于断续状态。空载时采样电流、副边电压震荡最明显。六、实验数据记录和处理1、负载调整率 )(R55 空载 )(R1212 空载Vo(V) 4.899 5.042 Vo(V) 12.29 12.87负载调整率 2.92%（ 12V 侧满载） 负载调整率 4.72%（ 5V 侧满载）2、负载交叉调整率3、输入电压调整率：(两路输出满载)(R112 空载 )(R55 空载Vo(V) 4.895 4.880 Vo(V) 12.37 7.63交叉调整率 0.31%（ 5V 侧满载） 交叉调整率 38.32%（12V 侧满载）Vin 50 100 150 240 280 输入电压调整
9、率Vo（5V 侧） 4.896 4.898 4.900 4.900 4.907 0.18%Vo（12V侧）12.96 12.40 12.34 12.27 12.25 5.92%4、输入电压范围：50280V 均能保持输出稳定5、输出电压： 5V 侧：额定值 4.899V，变化范围-0.002,0.00712V 侧：额定值 12.29V，变化范围-0.04,0.676、输出电压精度：精度 空载 半载 满载5V 侧 90mV/5V= 1.8%100mV/5V= 2%120mV/5V= 2.4%12V 侧 80mV/12V= 0.67% 200mV/12V= 1.7% 240mV/12V= 2%7、
10、满载输出功率：电压（V） 电流（A） 功率（W）5V 侧 4.899 0.981 4.80612V 侧 12.29 1.407 17.29合计 - - 22.0987、实验调试与心得体会1、焊接、绕线、调试原则功率地与控制地分开；地线不宜太长，避免形成环路。否则输出纹波会很大。二极管、电容等离芯片引脚要近。否则噪声较大，影响芯片正常工作。芯片 NCP1251 的 DRV 端离 MOSFET 的栅极要近，否则可能驱动不了。变压器漏感太大可能导致电路无法从 0 电压自启动。初步自启动调试：输入交流电先开通，再接通 19V 直流给 Vcc 供电。2、调试问题：初步自启动调试时，在电压加在顺序正确的情
11、况下，MOS的栅极驱动仅一段时间有脉冲，其余为低电平。DS端电压相应地一段时间有脉冲，其余保持高电平。原边正常启动。分析与检查：原边启动不正常，原因汇总如下：变压器未缠好或与插座接触不好；MOS管烧坏了；Vcc供电电路异常。Step 1:我们首先检查电路，变压器的接触确实有问题，该连通的点没有连通。把变压器拿下来刮净引脚，缠好引脚，焊上锡，重新用万用表检测，发现此时变压器与插座接触良好。Step 2:但自启动仍不正常。我们用万用表检测MOS管各引脚，没有短路。而且波形显示：MOS在有驱动时DS端为低电平，没有驱动时DS端为高电平，可以推断MOS管是好的。Step 3:检查焊接问题。把板子后面细
12、的走线全部加粗（虽然满载时才需要考虑这个问题，但我们在查线的时候顺便把线加了粗） ；检查接触不良的点全部重新焊好；检查不该连通的点有没有连通此时发现并联于VCC到GND端的22V稳压管被击穿！VCC电平在直流电源上电瞬间变高，但随即被拉低为0，芯片当然无法正然工作！Step 4:换了稳压管之后再上电，自启动仍不正常。经过很长时间的检查之后仍未果。我们请教老师，老师让我们抬高交流电压，我们将其从15VAC升到40VAC直接启动电路。于是，变压器正常工作，DRV端输出连续的PWM波，副边输出稳定的5V、12V。总结：最后一步的问题是变压器漏感太大，需要大的启动电压。心得：分步调试，步步为营。问题：
13、初步自启动满载调试完成后，焊好之前断开的线，开始全面自启动调试。结果输出一直为 0，自启动失败。分析与检查：我们觉得变压器缠的有问题。借别的组绕线相同的变压器使用，发现输入可以从 0VAC 缓慢上升至 50V 完成自启动。我们加大了自启动电压，即：一上电就给它 50VAC 的交流电，发现变压器就可以工作，副边输出也能稳定在5V 和 12V 了。总结：变压器漏感太大，输入电压不可以从 0V 缓慢调节，需要大的自启动电压。空载自启动，缓慢减小负载电阻至满载，电路才能正常工作；且若加大负载电阻，输出就不能稳定。猜测是由于走线过长，寄生电感增大；相邻导线之间的距离过近，寄生电容增大；寄生电感和寄生电容产生谐振，使输出不稳定。
