校电子设计竞赛(开关电源)

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1、1.开关电源模块并联供电系统一、任务设计并制作一个由两个额定输出功率均为16W的8VDC/DC模块构成的并联供电系统（见图1）。二、要求1.基本要求（1）调整负载电阻至额定输出功率工作状态，供电系统的直流输出电压UO=8.0±0.4V。（2）额定输出功率工作状态下，供电系统的效率不低于60%。（3）调整负载电阻，保持输出电压UO=8.0±0.4V，使两个模块输出电流之和IO=1.0A且按I1:I2=1:1模式自动分配电流，每个模块的输出电流的相对误差绝对值不大于5%。（4）调整负载电阻，保持输出电压UO=8.0±0.4V，使两个模块输出电流之和IO=1.5A且按

2、I1:I2=1:2模式自动分配电流，每个模块输出电流的相对误差绝对值不大于5%。2.发挥部分（1）调整负载电阻，保持输出电压UO=8.0±0.4V，使负载电流IO在1.5~3.5A之间变化时，两个模块的输出电流可在（0.5~2.0）范围内按指定的比例自动分配，每个模块的输出电流相对误差的绝对值不大于2%。（2）调整负载电阻，保持输出电压UO=8.0±0.4V，使两个模块输出电流之和IO=4.0A且按I1:I2=1:1模式自动分配电流，每个模块的输出电流的相对误差的绝对值不大于2%。（3）额定输出功率工作状态下，进一步提高供电系统效率。（4）具有负载短路保护及自动

3、恢复功能，保护阈值电流为4.5A（调试时允许有±0.2A的偏差）。（5）其他。四、说明（1）不允许使用线性电源及成品的DC/DC模块。（2）供电系统含测控电路并由UIN供电，其能耗纳入系统效率计算。（3）除负载电阻为手动调整以及发挥部分（1）由手动设定电流比例外，其他功能的测试过程均不允许手动干预。（4）供电系统应留出UIN、UO、IIN、IO、I1、I2参数的测试端子，供测试时使用。（5）每项测量须在5秒钟内给出稳定读数。（6）设计制作时，应充分考虑系统散热问题，保证测试过程中系统能连续安全工作。开关电源变压器设计反激变压器：U0=D*Ui/n(1-D)。设计

4、任务：输入：20V输出：5V/2APout=10Wf=36k1、确认磁芯尺寸：（http://www.docin.com/p-77903434.html高频变压器设计）Ap=Ae*Ac>68*Pout*d/(f*Bmax)Ae磁芯的有效截面积Ac磁芯的窗口截面积（也就是Aw）d导线载流密度系数3-4，一般取4.Bmax是设计最大磁通量，一般取饱和磁通的30%，在PC40材质表里可以查到60℃时这个值是450mT。这里取0.2T。Ap可在《开关电源磁芯数据表》中找到。这里需要的Ap>68*5*4/(36k*0.2)=0.189这里选择磁芯EE20,Ap=0.157

5、2、确定初次级匝数比：N1/N2=VIN(max)/(VRRM*k/2)⑾N1--初级匝数VIN(max)--最大输入电压k--安全系数N2--次级匝数Vrrm--整流管最大反向耐压这里安全系数取0.9选取二极管1N5822,最大方向电压Vrrm=40V，最大平均电流3A，最大峰值电流Ifsm80A。N1/N2=20/(40*0.9/2)=1.11，实取1T2、计算功率场效应管的最高反峰电压:Vmax=Vin(max)+(Vo+Vd)/N2/N1⑿Vin(max)-----输入电压最大值Vo-----输出电压Vd-----整流管正向电压这里选择IRF540，Vd

6、ds=100V，Id=23A，Rds<0.077R3、计算最大PWM占空比Dmax：由⑽式变形可得：D=(N1/N2)*E2/(E1+(N1/N2*E2)E2=DE1/n(1-D)n=N1/N2Dmax=(N1/N2)*(Vo+Vd)/(Vin(min)+(N1/N2)*(Vo+Vd))Dmax=1*(5+1)/(1.5+1*(5+1))=0.8单端反激结构限制占空比的是开关管的耐压，而不是像单端正激是变压器的磁复位。所以在低压的单端反激系统中，完全可以提高占空比到更高的数值。开关管在关断时需要承受的电压为：Uds=Uin/(1-D)=20/(1-0.8)=10

7、0V<100V4、计算初级电感Lp：Lp=Uin（min）2*Dmax2*η/(2*f*Po)Lp=**0.8/(2*36k*5)=3.2u峰值电流：Ip1=⊿i=Uin（min）*⊿t/Lp=Vinmin*Dmax/(f*Lp)Ip=2*Pinmax/(Vinmin*Dmax)=2*Pomax/(η*Vinmin*Dmax)⊿t：导通时间初级平均电流为：I1=Ip1/2/(1/Dmax)电流有效值：Irms=Ip1*初级峰值电流：Ip=2*5/(0.8*1.5*0.8)=10.4A初级平均电流：Iv=10.4/2/(1/0.8)=4.2A5、计算初级和次级匝数

8、：N1=⊿i*L/(Bm