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 8V DC/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=8.00.4V。（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=8.00.4V，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=8.00.4V，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=8.00.4V，使负载电流 IO 在 1.53.5A之间变化时，两个模块的输出电流可在（0.52.0）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=8.00.4V，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恢复功能，
3、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)。设计任务：输入：20
4、V输出： 5V/2APout=10Wf = 36k1、确认磁芯尺寸： （http:/ 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 Ap68*5*4/(36k*0.2)=0.189这里选择磁芯 EE20, Ap=0.1572、 确定初次级匝数比：N1/N2 = VIN(max) / (
5、VRRM * k / 2) N1 -初级匝数 V IN(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 V rrm=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/ N1 Vin(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，Vdds=100V，Id=23A，Rds0
6、.077R3、计算最大 PWM 占空比 Dmax： 由式变形可得： D = (N1/N2)*E2/(E1+(N1 /N2*E2)E2=DE1/n(1-D)n=N1/N2 Dmax=(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)=100V 100V4、 计算初级电感 Lp：L p= Uin（
7、min） 2 * Dmax2 */ ( 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/(*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：N1= i * L / ( Bm * S )或者：N
8、1=Lp*Ip1/(Ae*Bm) Ae 单位：平方米Bm - 磁通密度(韦伯每平方米或高斯) 1 韦伯每平方米=10 4高斯 S - 磁路的截面积(平方米)N1=3.2u*10.4/(31*0.2)=5.4，取 6T5V 输出： N2=6T 。 6、 次级线圈峰值电流：（三组输出总的输出电流）Ip2=N1/N2* Ip1次级平均值电流为 I2=Ip2/2/(1/(1-Dmax)电流有效值：Irms=Ip2*次级峰值电流：Is=1*10.4=10.4A次级平均电流：I2=10.4/2/(1/(1-0.8)=1.04A7、 线径计算：D=1.13* J 是电流密度(A/mm2) ，一般取值：4A/
9、mm2Dp=1.13*=1.16mmDp(1A)=0.57mm高频电流在导体中会有趋肤效应,所以在确定线经时还要计算不同频率时导体的穿透深度 公式:d=66.1/SQRT(f) 计算出的线径 D 大于两倍的穿透深度,就需要采用多股线或利兹线 D=66.1/=0.35mm 线径大于两倍的穿透深度，所以采用多股绕线。8、 气隙计算。气隙长度：Igap=0.4Lp*/(*Ae)* 在这个公式中：L 是前面计算出来的原边电感量；Ipk 是原边电流峰值；Bmax 是设计最大磁通量，这里取 0.2T。le 是 EI40 数据里的实效磁路长度， 是 PC40 材质表里查到的初始磁导率。Igap=0.4*3.14*3.2u*/(*31*)* =0.35mm
