正激电路设计报告1

I摘要开关电源是以功率半导体器件作为开关元件，利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源。近些年来，开关电源正一步步追求小型化、轻量化、高频化——开关电源的体积、重量主要是由储能元件决定的，；在一定范围内，开关频率的提高，不仅能有效地减少电容、电感及变压器的尺寸，而且还能抑制干扰，改善系统的动态性能。因此高频化是开关电源的主要发展方向。它能把电网提供的粗电和强电，变换成各种电气设备和仪器所需要的高稳定度精电和细电（提供不同规格的电压和电流值），它是现代电子设备重要的“心脏供血系统”。本文主要介绍正激电路的运用及它的负载运行情况。介绍在使用matlab仿真下的正激电路运行。关键词：开关电源；正激电路；matlab仿真IIAbstractSwitchingpowersupplyisapowersemiconductordeviceasaswitchingelement,useofmodernpowerelectronictechnology,controlswitchtubeopenedandshutofftimeratio,tomaintainstableoutputvoltageofapowersupply.Inrecentyears,stepbystep,isthepursuitofswitchpowersupplyminiaturization,lightweight,highfrequency,volumeandweightoftheswitchpowersupplyismainlydeterminedbytheenergystoragecomponent,;Withinacertainrange,theimprovementofswitchingfrequency,notonlycaneffectivelyreducethesizeofthecapacitor,inductorandtransformer,butalsocanrestraininterference,improvethedynamicperformanceofsystem.Sothehighfrequencyswitchpowersupplyisamaindevelopingdirection.Itcanbeprovidedbythegridelectricityandhighvoltage,needstotransformintovariouselectricalequipmentandinstrumentofhighstabilityfineelectricityandelectricity(providedifferentspecificationsofthevoltageandcurrentvalue),itisthemodernelectronicequipmentheartbloodsupplysystem.Thispapermainlyintroducesistheuseoftheexcitationcircuitanditsloadoperation.Introducedintheuseofmatlabsimulationunderthenormalshockcircuitoperation.Keywords:switchingpowersupply;Excitationcircuit;ThematlabsimulationIII目录摘要.................................................IABSTRACT................................................II第一章设计任务..........................................1第二章设计方案..........................................22.1电路原理..............................................22.2任务分析..............................................3第三章仿真与调试........................................43.1MOSFET简介............................................43.2matlab简介............................................53.3电路仿真..............................................5总结与建议..............................................12参考文献................................................131第一章设计任务根据要求本次的设计任务任务为：MOSFET正激电路设计（纯电阻负载）设计条件：1、输入直流电压：Ud=50V2、输出功率：300W3、开关频率5KHz4、占空比10%~50%5、输出电压脉率：小于10%2第二章设计方案2.1电路原理正激变换器就是直流变换器buck中间加了高频环节变压器。其模型为图2.1mosfet正激电路带纯负载原理图电路的工作过程为：开关S开通后，变压器绕组NP两端电压为上正下负，与其耦合的绕组NS也为上正下负。故此D1导通D2断开，电感L的电流逐渐增长；S断开后，励磁电流经绕组回流。其工作的波形图如图所示3图2.2正激电路工作波形2.2任务分析由课程设计任务要求1.仿真的输入电压为50V，所以采用50V直流电源；2.输出功率为300W，所以要调节输出电压；3.设置开关的占空比及其关断频率；4.要调节输出脉率误差。变压器上的参数调节为inPsprpsvNNvNNvsec其中inv为输入电压。输出端的电感L端电压为outLvvvsec流过电感L的电流为tVVNNLIIoutinpsLL)(1min由上式可计算出输出电压，故而在设置纯电阻负载后即可计算输出功率。4第三章仿真与调试3.1MOSFET简介MOSFET的原意是：MOS（MetalOxideSemiconductor金属氧化物半导体），FET（FieldEffectTransistor场效应晶体管），即以金属层（M）的栅极隔着氧化层（O）利用电场的效应来控制半导体（S）的场效应晶体管。功率场效应晶体管也分为结型和绝缘栅型,但通常主要指绝缘栅型中的MOS型（MetalOxideSemiconductorFET）,简称功率MOSFET（PowerMOSFET）。结型功率场效应晶体管一般称作静电感应晶体管（StaticInductionTransistor——SIT）。其特点是用栅极电压来控制漏极电流，驱动电路简单，需要的驱动功率小，开关速度快，工作频率高，热稳定性优于GTR，但其电流容量小，耐压低，一般只适用于功率不超过10kW的电力电子装置。功率MOSFET的种类：按导电沟道可分为P沟道和N沟道。按栅极电压幅值可分为；耗尽型；当栅极电压为零时漏源极之间就存在导电沟道，增强型；对于N（P）沟道器件，栅极电压大于（小于）零时才存在导电沟道，功率MOSFET主要是N沟道增强型。功率MOSFET的内部结构和电气符号如图1所示；其导通时只有一种极性的载流子（多子）参与导电，是单极型晶体管。导电机理与小功率MOS管相同，但结构上有较大区别，小功率MOS管是横向导电器件，功率MOSFET大都采用垂直导电结构，又称为VMOSFET（VerticalMOSFET），大大提高了MOSFET器件的耐压和耐电流能力。5图mosfet内部结构及电气符号3.2matlab简介是MATLAB是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。MATLAB和Mathematica、Maple并称为三大数学软件。它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。本文利用matlab的数值计算能力编程实现短路电流的计算。运用matlab基本应用来表现其计算特性。3.3电路仿真仿真电路图如下6各元件参数调节如下电源参数为二极管参数7电感参数Mosfet参数8变压器参数9电容参数纯电阻负载10仿真结果波形图变压器输入电压波形Mosfet电压输出电压即电流波形图1112总结与建议经过这么长时间的努力终于将课程设计完成了，在这次设计中，我们的电力电子知识得到了很好的补充和巩固，还使我提高了将理论知识运用到实际中的能力。此次课程设计不仅使得对正激电路的掌握得到了熟练与加强，同时还扩大了知识面，更了解到新的应用于知识中的软件，学会matlab的简单运用。深刻了解到matlab在实际方面应用的强大能力。通过本次课程设计我们不仅对前面所学知识作出了检验，也让自己能力得到了很大的提高。在这次课程设计中，我们发现了自己原来的知识还比较欠缺，要学习的东西还太多，深切的感受到学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己的知识和综合素质。这次设计使我们学到了以前书本知识中所不曾了解的知识，更加明白了在如今的信息时代下电子技能知识的重要性，丰富了我们对实际工艺技术、电子技术和设备技术等方面的认识，掌握了分析问题、处理问题的方法以及调试、计算等基本技能，使实际工作能力得到了有效提高。在这次的课程设计中非常感谢老师的指导与帮助，使我们的课程设计能更好的完成，这对于我们今后的学习、工作和生活都有很大帮助。同时，我们也充分认识到团队合作的重要性，这次经历对于我们以后的发展无疑是相当有帮助的。13参考文献[1]王兆安，刘进军.电力电子技术第5版[M].北京：机械工业出版社.2000.[2]王兆安，张明勋.电力电子设备设计和应用手册第2版[M].北京，机械工业出版社.2005[3]陈治明.电力电子器件基础[M].北京，机械工业出版社.2005[4]李序葆，赵永健.电力电子器件及其应用[M].北京，机械工业出版社.1996[5]李维波.Matlab在电气工程中的应用[M].北京：中国电力出版社.2007