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三绕组去磁正激变换器的 DCM 稳态关系

三绕组去磁正激变换器的 DCM 稳态关系

三绕组去磁正激变换器的DCM稳态关系

三绕组去磁正激变换器的DCM稳态关系

张兴柱博士

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(整理)反激式开关电源变压器设计原理.

反激式开关电源变压器设计原理 (Flyback Transformer Design Theory) 第一节. 概述. 反激式(Flyback)转换器又称单端反激式或"Buck-Boost"转换器.因其输出端在原边绕组断开电源时获得能量故而得名.离线型反激式转换器原理图如图. 一、反激式转换器的优点有: 1. 电路简单,能高效提供多路直流输出,因此适合多组输出要求. 2. 转换效率高,损失小. 3. 变压器匝数比值较小. 4. 输入电压在很大的范围内波动时,仍可有较稳定的输出,目前已可实现交流输入在 85~265V间.无需切换而达到稳定输出的要求. 二、反激式转换器的缺点有: 1. 输出电压中存在较大的纹波,负载调整精度不高,因此输出功率受到限制,通常应用于150W以下. 2. 转换变压器在电流连续(CCM)模式下工作时,有较大的直流分量,易导致磁芯饱和,所以必须在磁路中加入气隙,从而造成变压器体积变大. 3. 变压器有直流电流成份,且同时会工作于CCM / DCM两种模式,故变压器在设计时较困难,反复调整次数较顺向式多,迭代过程较复杂. 第二节. 工作原理 在图1所示隔离反驰式转换器(The isolated flyback converter)中, 变压器" T "有隔离与扼流之双重作用.因此" T "又称为Transformer- choke.电路的工作原理如下: 当开关晶体管 Tr ton时,变压器初级Np有电流 Ip,并将能量储存于其中(E = LpIp / 2).由于Np与Ns极性相反,此时二极管D反向偏压而截止,无能量传送到负载.当开关Tr off 时,由楞次定律 : (e = -N△Φ/△T)可知,变压器原边绕组将产生一反向电势,此时二极管D正向导通,负载有电流IL流通.反激式转换器之稳态波形如图2. 由图可知,导通时间 ton的大小将决定Ip、Vce的幅值: Vce max = VIN / 1-Dmax VIN: 输入直流电压 ; Dmax : 最大工作周期 Dmax = ton / T 由此可知,想要得到低的集电极电压,必须保持低的Dmax,也就是Dmax<0.5,在实际应用中通常取Dmax = 0.4,以限制Vcemax ≦ 2.2VIN. 开关管Tr on时的集电极工作电流Ie,也就是原边峰值电流Ip 为: Ic = Ip = IL / n. 因IL = Io,故当Io一定时,匝比 n的大小即决定了Ic 的大小,上式是按功率守恒原则,原副边安匝数相等 NpIp = NsIs而导出. Ip 亦可用下列方法表示: Ic = Ip = 2Po / (η*VIN*Dmax) η: 转换器的效率 公式导出如下: 输出功率 : Po = LIp2η / 2T

(完整版)50W反激变换器的设计

50W反激变换器的设计(CCM) 电源规格输入电压:85Vac ~ 264Vac 输出电压:5Vdc 输出电流:10A 确定变压器初次级的匝比n 设定最大占空比: D=0.45 工作频率: f=100KHz,T=1/f=10uS 最大磁通密度: B=0.2 则主功率管开通时间为: Ton=T*D=10uS*0.45=4.5uS 选择变压器的磁芯型号为EER2834 磁芯的截面积:Ae=85.5mm 最低输入电压: Vin= 85 * √2 –20 = 100.2 V ( 设定低频纹波为20V )根据伏·秒平衡原理有: Vin * Ton = n * ( V o + Vf ) * Toff ( 设定整流管压降为1V ) 变压器的匝比n: n = 13.67 设定电源工作在连续模式Ip2 = 0.4 * Ip1 0.5 * ( Ip1 + Ip2 ) * Vin * D = Pout /η ( 设定电源的效率η为0.8 ) Ip1 = 1.98 A Ip2 = 0.79 A 变压器的感量 L = ( Vin * Ton ) / ( Ip1 – Ip2 ) = 379 uH 变压器的初级匝数 Np = ( Vin * Ton ) / ( Ae * B ) = 27 T 变压器的次级匝数Ns = Np / n = 2 T 变压器的实际初次级匝数可以取 Np = 27 T Ns = 2 T 重新核算变压器的设计 最大占空比:Vin * D = n * ( V o + Vf ) * ( 1 – D ) D = 0.447 最大磁通密度:Bmax = ( Vin * Ton ) / ( Np * Ae ) Bmax = 0.195 T 初级电流Ip1 和Ip2: 0.5 * ( Ip1 + Ip2 ) * Vin * D = Pout /η Ip2 + ( Vin * Ton ) / L = Ip1 Ip1 = 1.99 A Ip2 = 0.8 A Ip_rms = 0.93A 次级电流Is1和Is2 Is1 =Ip1*n=26.87A Is2=Ip2*n =10.8A Is_rms = 12.56A 次级电压折射到初级的电压 V or = n * ( V o + Vf ) = 81V 初级功率管Mosfet 的选择 Vmin = (√2 * 264 + V or +50 ) / 0.8 = 630 V Ip_rms = Ip_rms / 0.8 = 1.16 A ( 设定应力降额系数为0.8 ) 可以选择Infineon 的IPP60R450E6 次级整流管Diode 的选择 Vmin = (√2 * 264 / n + 5 +15 ) / 0.8 = 60 V Is_rms = Is_rms / 0.8 = 15.7 A ( 设定应力降额系数为0.8,噪音为15V ) 可以选择IR 的30CTQ060PBF 输出电容的选择 设定输出电压的纹波为50mv 输出电流的交流电流: Isac_rms = 0.5 * ( Is1 + Is2 ) * √D * ( 1- D ) Isac_rms = 9.36A Resr = Vripple / Isac_rms = 5.34 mohm 选择Nichicon 电容HD 系列6.3V/3900uF 四个并联使用50W反激变换器的设计(DCM) 电源规格输入电压:85Vac ~ 264Vac 输出电压:5Vdc 输出电流:10A 确定变压器初次级的匝比n 设定最大占空比: D=0.3 工作频率: f=100KHz,T=1/f=10uS 最大磁通密度: B=0.2 则功率管开通时间:Ton=T*D=10uS*0.3=3uS 假设关断时间:Toff=7uS,Tr=4uS 选择变压器的磁芯型号为EER2834 磁芯的截面积:Ae=85.5mm 最低输入电压: Vin= 85 * √2 –20 = 100.2 V ( 设定低频纹波为20V )根据伏·秒平衡原理有: Vin * Ton = n * ( V o + Vf ) * Tr ( 设定整流管压降为1V ) 变压器的匝比n: n = 12.53 设定电源工3作在续模式Io = Tr/T * Ip2 Ip2=Io*T/Tr=25A Ip1 = Ip2/n=1.99 A 变压器的感量 L = ( Vin * Ton ) / Ip1 = 151 uH 变压器的初级匝数 Np = ( Vin * Ton ) / ( Ae * B ) = 18 T 变压器的次级匝数 Ns = Np / n = 1.4 T=2T 变压器的实际初次级匝数可以取 Ns = 2 T Np=Ns * n=25.1T=26T 开关电源一次滤波大电解电容 开关电源决定一次侧滤波电容,主要影响电源的性能参数为输出低频交流纹波与保持时间. 滤波电容越大,电容器上的Vin(min)越高,可以输出较大功率的电源,但相对价格也提高了。 输入电解电容计算方法(举例说明): 1.因输出电压12V 输出电流2A, 故输出功率:Pout=V o*Io=1 2.0V*2A=24W。 2.设定变压器的转换效率约为80%,则输出功率为24W的 电源其输入功率:Pin=Pout/效率=W W 30 % 80 24 =. 3.因输入最小交流电压为90V AC,则其直流输出电压为:Vin=90*1.2=108Vdc 故负载直流电流为:I= Vin Pin =A Vac W 28 .0 108 30 = 4.设计允许的直流纹波电压V ?/V o=20%,并且电容要维持电压的时间为1/4周期t(即半周期的工频率交流电压在约 是4ms,T= f 1 = 60 1 =0.0167S=16.7 ms)则: C=uF V t I 9. 51 6. 21 10 * 4 * 28 .0 *3 = = ? - 故实际选择电容量47uF. 5.因最大输入交流电压为264Vac,则最高直流电压为:V=264*2=373VDC. 实际选用通用型耐压400Vdc的电解电容,此电压等级,电容有95%的裕度. 6.电容器的承受的纹波电流值决定电容器的温升,进而决定电容器的寿命.(电容器的最大纹波电流值与其体积,材质有关.体积越大散热越好耐受纹波电流值越高)故在选用电容器要考虑实际纹波电流值<电容器的最大纹波电流值. 7.开关源元器件温升一般较高,通常选用105℃电容器,在特殊情况无法克服温升时可选用125℃电容器. 故选用47uF,400v, 105℃电解电容器可以满足要求(在实际使用时还考虑安装机构尺寸,体种大小,散热环境好坏等)

反激变换器课程设计报告

电力电子课程实习报告 班级:电气10-3班 学号: 10053303 姓名:李乐

目录 一、课程设计的目的 二、课程设计的要求 三、课程设计的原理 四、课程设计的思路及参数计算 五、电路的布局与布线 六、调试过程遇到的问题与解决办法 七、课程设计总结

一、课程设计的目的 (1)熟悉Power MosFET的使用; (2)熟悉磁性材料、磁性元件及其在电力电子电路中的应用; (3)增强设计、制作和调试电力电子电路的能力。 二、课程设计的要求 本课程设计要求根据所提供的元器件设计并制作一个小功率的反击式开关电源。 电源输入电压:220V 电源输出电压电流:12V/1.5A 电路板:万用板手焊。 三、课程设计原理 1、引言 电力电子技术有三大应用领域:电力传动、电力系统和电源。在各种用电设备中,电源是核心部件之一,其性能影响着整台设备的性能。电源可以分为线性电源和开关电源两大类。 线性电源是把直流电压变换为低于输入的直流电压,其工作原理是在输入与输出之间串联一个可变电阻(功率晶体管),让功率晶体管工作在线性模式,用线性器件控制其“阻值”的大小,实现稳定的输出,电路简单,但效率低。通常用于低于10W的电路中。通常使用的7805、7815等就属于线性电源。 开关电源是让功率晶体管工作在导通和关断状态,在这两种状态中,加在功率晶体管上的伏-安乘积是很小的(在导通时,电压低,电流大;关断时,电压高,电流小),所以开关电源具有能耗小、效率高、稳压范围宽、体积小、重量轻等突出优点,在通讯设备、仪器仪表、数码影音、家用电器等电子产品中得到了广泛的应用。反激式功率变换器是开关电源中的一种,是一种应用非常广泛的开关电源。 2、基本反激变换器工作原理 基本反激变换器如图1所示。假设变压器和其他元件均为理想元器件,稳态工作下。

二阶系统的稳态性能研究

实验十二 二阶系统的稳态性能研究 实验原理 1. 对实验所使用的系统进行分析 为系统建模时,需要考虑各个环节的时间常数,应远小于输入正负方波的周期,只有在响应已经非常近稳定的时候才能将此时的值认为是稳态值。 1 0.01s 1+R(s) C(s)+ - 10 10R ++ +N(s) 1 0.01s 1 + 当r(t)=1(t)、n(t)=0时,单位阶跃响应的误差为: 随开环增益的增大,稳态误差渐渐变小。 1 0.01s 1++ - 1 0.01s 1+1010R +N(s) C(s) 当r(t)=0、n(t)=1(t)时,单位阶跃响应的误差为:

随开环增益的增大,稳态误差渐渐变小。 1 0.01s 1 + C(s) + -10 10 R+ N(s) 1 0.01s 1 + 当r(t)=0、n(t)=1(t)时,扰动位于开环增益之前的时候,单位阶跃响应的误差为: 随开环增益的增大,稳态误差渐渐增大。 1 0.01s 1 + R(s)C(s) + -10 10 R+ 0.01s 1 当r(t)=1(t)、n(t)=0,为积分环节时,单位阶跃响应的误差为: 实验目的 1、进一步通过实验了解稳态误差与系统结构、参数及输入信号的关系: (1)了解不同典型输入信号对于同一个系统所产生的稳态误差; (2)了解一个典型输入信号对不同类型系统所产生的稳态误差; (3)研究系统的开环增益K对稳态误差的影响。 2、了解扰动信号对系统类型和稳态误差的影响。 3、研究减小直至消除稳态误差的措施。 实验步骤

阶跃响应的稳态误差: (1)当r(t)=1(t)、n(t)=0时,,为惯性环节,为比例环节, 观察系统的输出C(t)和稳态误差,并记录开环放大系数K的变化对二阶系统输出和稳态误差的影响。 (2)将改为积分环节,?观察并记录二阶系统的稳态误差和变化。 (3)当r(t)=0、n(t)=1(t)时,扰动作用点在f点,,为惯性环节, 为比例环节,观察系统的输出C(t)和稳态误差,并记录开环放大系数K的变化对二阶系统输出和稳态误差的影响。 (4)当r(t)=0、n(t)=1(t)时,将扰动点从f点移动到g点,,为惯 性环节,为比例环节,观察系统的输出C(t)和稳态误差,并记录开环放大系数K的变化对二阶系统输出和稳态误差的影响。 (5)当r(t)=0、n(t)=1(t)时,扰动作用点在f点时,观察并记录当, 分别为积分环节时系统的稳态误差的变化。 (6)当r(t)=1(t)、n(t)=1(t)时,扰动作用点在f点时,分别观察并记录以下情况时系统的稳态误差 a. ,为惯性环节; b. 为积分环节,为惯性环节; c. 为惯性环节,为积分环节。 实验结果 阶跃响应 (1)r(t)=1(t)、n(t)=0,,为惯性环节,为比例环节,R=0 kΩ

双向磁保持继电器

BST-902-50A 常规数据 环境温度 -25℃~+55℃ 环境湿度≤95% at +40℃ 大气压力 86~106 kPA 外形尺寸39.5×31×17.8mm 认证情况VDE 技术数据 线圈数据 额定电压9 VDC/12 VDC 额定功率 1.0 W 动作功率0.8 W 吸合时间20 ms 释放时间15 ms 触点数据 最大转换功率12.5 kVA 最大转换电压250VAC 最大转换电流50 A 电器寿命1×104次 机械寿命1×106次 接触压降<100 mV 绝缘电阻 测试电压 线圈–触点≥4000 V eff. 触点–触点≥1500 V eff.

标准线圈 单线圈 常规线圈电压(VDC) 线圈电阻(Ohm) 公差(±%) 9 V 80 10 12 V 145 10 磁保持继电器常识及使用须知 一.一般常识 二.激励方式 三.使用须知 一般常识 磁保持继电器作为继电器的一种,也是一种自动开关,对电路起自动接通和切断作用。所不同的是,磁保持继电器的常闭常开作用完全是依赖永久磁钢的作用,其开关状态的转换是靠一定量的脉冲电信号的触发而完成的。因此,具有省电、性能稳定、体积小、承载能力大的特点,比一般电磁继电器性能优越。 二、激励方式 该继电器的激励需要有专用的启动芯片或设计的电路可以参照下图设计,以下为专用芯片的资料 BH3023 双向驱动继电器电路(仅供参考) (一)、概述 BH3023是在BH3022的基础上增加了输入端"A、B"同时为"1"状态时,判别保护电路。确保输出驱动级在"A、B"同时为"1"时状态时,输出为高阻态。它是由输入门控电路,输入端"A、B"同时为"1"状态时,判别保护电路,输出端二级管保护电路,及驱动电路组成。它主要用于控制BST-902系列磁保持继电器工作,是理想的双向驱动继电器电路。 其主要特点如下: 1. 静态功耗电流低。(小时1μA) 2. 高输入阻抗,与TTL、CMOS及单片机兼容。 3. 输入触发方式可以用脉冲,也可用电平触发。 4. 输出驱动级内部加二极管正向、反向保护。 5. 输出驱动有足够大的电流输出。(大于80mA)

磁保持继电器安装尺寸及额定数据

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Company profile https://www.sodocs.net/doc/d714728733.html, Magnetic latching relay > Innovation & technology, HEZHENG INTELLIGENT ELECTRIC > We will produce high quality ultimate products that are in accordance with international standards by adopting world advanced production equipment, brand new industrial conception and powerful technical strength. Broadly participating in international technical exchanges and cooperation, providing a full range of application technology solutions for partners. Constructing technology, quality , cost and service advantage in the design of technology is our basis of competition. We let the power to serve humanity more safely and conveniently, which is the key to our technology leadership

反激变压器绕制详解

反激式开关电源变压器的设计(小生我的办法,见笑) 反激式变压器是反激开关电源的核心,它决定了反激变换器一系列的重要参数,如占空比D,最大峰值电流,设计反激式变压器,就是要让反激式开关电源工作在一个合理的工作点上。这样可以让其的发热尽量小,对器件的磨损也尽量小。同样的芯片,同样的磁芯,若是变压器设计不合理,则整个开关电源的性能会有很大下降,如损耗会加大,最大输出功率也会有下降,下面我系统的说一下我算变压器的方法。 算变压器,就是要先选定一个工作点,在这个工作点上算,这个是最苛刻的一个点,这个点就是最低的交流输入电压,对应于最大的输出功率。下面我就来算了一个输入85V到265V,输出5V,2A 的电源,开关频率是100KHZ。 第一步就是选定原边感应电压VOR,这个值是由自己来设定的,这个值就决定了 电源的占空比。可能朋友们不理解什么是原边感应电压,是这样的,这要从下面看起,慢慢的来, 这是一个典型的单端反激式开关电源,大家再熟悉不过了,来分析一下一个工作周期,当开关管开通的时候,原边相当于一个电感,电感两端加上电压,其电流值不会突变,而线性的上升,有公式上升了的I=Vs*ton/L,这三项分别是原边输入电压,开关开通时间,和原边电感量.在开关管关断的时候,原边电感放电,电感电流又会下降,同样要尊守上面的公式定律,此时有下降了的I=VOR*toff/L,这三项分别是原边感应电压,即放电电压,开关管关断时间,和电感量.在经过一个周期后,原边电感电流的值会回到原来,不可能会变,所以,有VS*TON/L=VOR*TOFF/L,,上升了的,等于下降了的,懂吗,好懂吧,上式中可以用D来代替TON,用1-D来代替TOOF,移项可得,D=VOR/(VOR+VS)。此即是最大占空比了。比如说我设计的这个,我选定感应电压为80V,VS为90V ,则D=80/(*80+90)=0.47 第二步,确实原边电流波形的参数. 原边电流波形有三个参数,平均电流,有效值电流,峰值电流.,首先要知道原边电流的波形,原边电流的波形如下图所示,画的不好,但不要笑啊.这是一个梯形波横向表示时间,纵向表示电流大小,这个波形有三个值,一是平均值,二是有效值,三是其峰值,平均值就是把这个波形的面积再除以其时间.如下面那一条横线所示,首先要确定这个值,这个值是这样算的,电流平均值=输出功率/效率*VS,因为输出功率乘以效率就是输入功率,然后输入功率再除以

磁保持继电器五大分类

磁保持继电器五大分类 继电器的分类方法较多,可以按作用原理、外形尺寸、保护特征、触点负载、产品用途等分类。 一、按作用原理分 1.电磁继电器 在输入电路内电流的作用下,由机械部件的相对运动产生预定响应的一种继电器。 它包括直流电磁继电器、交流电磁继电器、磁保持继电器、极化继电器、舌簧继电器,节能功率继电器。 (1)直流电磁继电器:输入电路中的控制电流为直流的电磁继电器。 (2)交流电磁继电器:输入电路中的控制电流为交流的电磁继电器。 (3)磁保持继电器:将磁钢引入磁回路,继电器线圈断电后,继电器的衔铁仍能保持在线圈通电时的状态,具有两个稳定状态。 (4)极化继电器:状态改变取决于输入激励量极性的一种直流继电器。 (5)舌簧继电器:利用密封在管内,具有触点簧片和衔铁磁路双重作用的舌簧的动作来开、闭或转换线路的继电器。 (6)节能功率继电器:输入电路中的控制电流为交流的电磁继电器,

但它的电流大(一般30-100A),体积小,节电功能. 2.固态继电器 输入、输出功能由电子元件完成而无机械运动部件的一种继电器。 3.时间继电器 当加上或除去输入信号时,输出部分需延时或限时到规定的时间才闭合或断开其被控线路的继电器。4.温度继电器 当外界温度达到规定值时而动作的继电器. 5.风速继电器 当风的速度达到一定值时,被控电路将接通或断开。 6.加速度继电器 当运动物体的加速度达到规定值时,被控电路将接通或断开。 7.其它类型的继电器 如光继电器、声继电器、热继电器等。 二、按外形尺寸分 名称定义 微型继电器最长边尺寸不大于10mm的继电器 超小型继电器最长边尺寸大于10mm,但不大于25mm的继电器 小型继电器最长边尺寸大于25mm,但不大于50mm的继电器 三、按触点负载分 名称定义

阶系统性能改善及稳定性

例1 系统结构图如图所示。求开环增益K 分别为10,,时系统的动态性能指标。 计算过程及结果列表 K 计算 10 开环 传递 函数 )1(10 )(1+= s s s G )1(5 .0)(2+= s s s G )1(09 .0)(3+= s s s G 闭环 传递 函数 10 10 )(21++= Φs s s 5 .05 .0)(22++= Φs s s 09 .009 .0)(23++= Φs s s 特征参数 ?? ? ? ????===?===81arccos 158.016.32116.310ξβξωn ?? ? ? ????===?===45arccos 707.0707.021707 .05.0ξβξωn ?? ? ??=?===67.13.0213 .009.0ξωn 特征 根 12.35.02,1j ±-=λ 5.05.02,1j ±-=λ ???-=-=9.01.021λλ???==11.1102 1T T 动态 性能 指标 2 2 100001.01160.43.5 3.5 7 0.5p n s n t e t ξπξπξωσξω--? ==?-??==???===?? ???? ????? =====-=--7 5 .35238.61001002 2 n s n p t e t ξωσωξπξξπ ()122111009 31,0 s s p T T t t T T t λλσ?==? =?=??=∞=?

调整参数可以在一定程度上改善系统性能,但改善程度有限 §3.3.4 改善二阶系统动态性能的措施 (1) 测速反馈 —— 增加阻尼 (2) 比例+微分 —— 提前控制 例 2 在如图所示系统中分别采用测速反馈和比例+微分控制,其中 10K =,216.0=t K 。分别写出各系统的开环传递函数、闭环传 递函数,计算动态性能指标(σ%,s t )并进行对比分析。

反激变压器设计步骤及变压器匝数计算

1. 确定电源规格. 输入电压范围Vin=85 —265Vac; 输出电压/ 负载电 流:Vout1=5V/10A,Vout2=12V/1A; 变压器的效率?=0.90 2. 工作频率和最大占空比确定. 取: 工作频率fosc=100KHz, 最大占空比Dmax=0.45. T=1/fosc=10us.Ton(max)=0.45*10=4.5us Toff=10-4.5=5.5us. 3. 计算变压器初与次级匝数比n(Np/Ns=n). 最低输入电压Vin(min)=85* “2-20=100Vdc( 取低频纹波为20V). 根据伏特- 秒平衡,有: Vin(min)* Dmax= (Vout+Vf)*(1-Dmax)*n. n= [Vin(min)* Dmax]/ [(Vout+Vf)*(1-Dmax)] n=[100*0.45]/[(5+1.0)*0.55]=13.64 4. 变压器初级峰值电流的计算. 设+5V输岀电流的过流点为120%;+5v 和+12v整流二极管的正向压降均为 1.0V. +5V 输出功率Pout1=(V01+Vf)*I01*120%=6*10*1.2=72W +12V 输岀功率 Pout2=(V02+Vf)*I02=13*1=13W 变压器次级输岀总功率Pout=Pout1+Pout2=85W 1/2*(Ip1+Ip2)*Vin(min)*Ton(max)/T= Pout/ Ip1=2*Pout/[?(1+k)*Vin(min)*Dmax] =2*85/[0.90*(1+0.4)*100*0.45] =3.00A Ip2=0.4*Ip1=1.20A 5. 变压器初级电感量的计算. 由式子Vdc=Lp*dip/dt, 得: Lp= Vin(min)*Ton(max)/[Ip1-Ip2] =100*4.5/[3.00-1.20] =250uH 6. 变压器铁芯的选择. 根据式子Aw*Ae=P t*106/[2*ko*kc*fosc*Bm*j*?], 其中: Pt( 变压器的标称输岀功率)= Pout=85W Ko( 窗口的铜填充系数)=0.4 Kc( 磁芯填充系数)=1( 对于铁氧体), 变压器磁通密度Bm=1500 Gs j( 电流密度): j=5A/mm2; Aw*Ae=85*106/[2*0.4*1*100*103*1500Gs*5*0.90]

实验二:系统稳定性和稳态性能分析

实验二:系统稳定性和稳态性能分析 主要内容: 自动控制系统稳定性和稳态性能分析上机实验 目的与要求: 熟悉 MATLAB 软件对系统稳定性分析的基本命令语句 熟悉 MATLAB 软件对系统误差分析的 Simuink 仿真 通过编程或 Simuink 仿真完成系统稳定性和稳态性能分析 一 实验目的 1、研究高阶系统的稳定性,验证稳定判据的正确性; 2、了解系统增益变化对系统稳定性的影响; 3、观察系统结构和稳态误差之间的关系。 二 实验任务 1、稳定性分析 欲判断系统的稳定性,只要求出系统的闭环极点即可,而系统的闭环极点就是闭环传递函数的分母多项式的根,可以利用MATLAB 中的tf2zp 函数求出系统的零极点,或者利用root 函数求分母多项式的根来确定系统的闭环极点,从而判断系统的稳定性。 (1)已知单位负反馈控制系统的开环传递函数为0.2( 2.5)()(0.5)(0.7)(3)s G s s s s s +=+++,用 MA TLAB 编写程序来判断闭环系统的稳定性,并绘制闭环系统的零极点图。 (2)已知单位负反馈控制系统的开环传递函数为( 2.5)()(0.5)(0.7)(3)k s G s s s s s +=+++,当取k =1,10,100用MA TLAB 编写程序来判断闭环系统的稳定性。 只要将(1)代码中的k 值变为1,10,100,即可得到系统的闭环极点,从而判断系统的稳定性,并讨论系统增益k 变化对系统稳定性的影响。 2、稳态误差分析 (1)已知如图所示的控制系统。其中2(5)()(10) s G s s s +=+,试计算当输入为单位阶跃信号、单位斜坡信号和单位加速度信号时的稳态误差。 从 Simulink 图形库浏览器中拖曳Sum (求和模块)、Pole-Zero (零极点)模块、Scope (示波器)模块到仿真操作画面,连接成仿真框图如右上图所示: (2)若将系统变为I 型系统,5()(10) G s s s =+,在阶跃输入、斜坡输入和加速度信

磁保持继电器常识及使用须知

磁保持继电器常识及使用须知 一.一般常识 二.激励方式 三.使用须知 一般常识 磁保持继电器作为继电器的一种,也是一种自动开关,对电路起自动接通和切断作用。所不同的是,磁保持继电器的常闭常开作用完全是依赖永久磁钢的作用,其开关状态的转换是靠一定量的脉冲电信号的触发而完成的。因此,具有省电、性能稳定、体积小、承载能力大的特点,比一般电磁继电器性能优越。 二、激励方式 该继电器的激励需要有专用的启动芯片或设计的电路可以参照下图设计,以下为专用芯片的资料 BH3023 双向驱动继电器电路(仅供参考) (一)、概述 BH3023是在BH3022的基础上增加了输入端"A、B"同时为"1"状态时,判别保护电路。确保输出驱动级在"A、B"同时为"1"时状态时,输出为高阻态。它是由输入门控电路,输入端"A、B"同时为"1"状态时,判别保护电路,输出端二级管保护电路,及驱动电路组成。它主要用于控制磁保持继电器工作,是理想的双向驱动继电器电路。 其主要特点如下: 1. 静态功耗电流低。(小时1μA) 2. 高输入阻抗,与TTL、CMOS及单片机兼容。 3. 输入触发方式可以用脉冲,也可用电平触发。 4. 输出驱动级内部加二极管正向、反向保护。 5. 输出驱动有足够大的电流输出。(大于80mA) (二)、逻辑框图

(三)、真值 输入端A 输入端B 输出端QA 输出端QB 1 0 1 0 0 1 0 1 0 0 高阻高阻 1 1 高阻高阻(四)、管脚排列及管脚功能: 输出 QA—— 空——输入A—— Vss——1 8 2 7 3 6 4 5 ——Vdd ——输入B ——空 ——输出 QB (1)输入A.接触发脉冲,也可接电平触发。(2)输入B.接触发脉冲,也可接电平触发。(3) 2脚、6脚是空脚。 (4)输出QA接继电器的线包一端。 (5)输入QB接继电器的线包另一端。 (6) Vdd加继电器工作电压正端。 (7) V ss加继电器工作电压负端。

反激式变换器(Flyback Converter)的工作原理

反激式变换器(Flyback Converter)的工作原理 反激式变换器以其电路结构简单,成本低廉而深受广大开发工程师的喜爱,它特别适合小功率电源以及各种电源适配器.但是反激式变换器的设计难点是变压器的设计,因为输入电压范围宽,特别是在低输入电压,满负载条件下变压器会工作在连续电流模式(CCM),而在高输入电压,轻负载条件下变压器又会工作在不连续电流模式(DCM);另外关于CCM模式反激变压器设计的论述文章极少,在大多数开关电源技术书籍的论述中, 反激变压器的设计均按完全能量传递方式(DCM模式)或临界模式来计算,但这样的设计并未真实反映反激变压器的实际工作情况,变压器的工作状态可能不是最佳.因此结合本人的实际调试经验和心得,讲述一下不完全能量传递方式(CCM) 反激变压器的设计. 二.反激式变换器(Flyback Converter)的工作原理 1).反激式变换器的电路结构如图一. 2).当开关管Q1导通时,其等效电路如图二(a)及在导通时初级电流连续时的波形,磁化曲线如图二(b).

当Q1导通,T1之初级线圈渐渐地会有初级电流流过,能量就会储存在其中.由于变压器初级与次级侧之线圈极性是相反的,因此二极管D1不会导通,输出功率则由Co来提供.此时变压器相当于一个串联电感Lp,初级线圈电流Ip可以表示为: Vdc=Lp*dip/dt 此时变压器磁芯之磁通密度会从剩磁Br增加到工作峰值Bw. 3.当Q1截止时, 其等效电路如图三(a)及在截止时次级电流波形,磁化曲线如图三(b).

当Q1截止时,变压器之安匝数(Ampere-Turns NI)不会改变,因为?B并没有相对的改变.当?B向负的方向改变时(即从Bw降低到Br),在变压器所有线圈之电压极性将会反转,并使D1导通,也就是说储存在变压器中的能量会经D1,传递到Co和负载上. 此时次级线圈两端电压为:Vs(t)=Vo+Vf (Vf为二极管D1的压降). 次级线圈电流: Lp=(Np/Ns)2*Ls (Ls为次级线圈电感量) 由于变压器能量没有完全转移,在下一次导通时,还有能量储存在变压器中,次级电流并没有降低到0值,因此称为连续电流模式或不完全能量传递模式(CCM). 三.CCM模式下反激变压器设计的步骤 1. 确定电源规格. 1. .输入电压范围Vin=85—265Vac; 2. .输出电压/负载电流:Vout1=5V/10A,Vout2=12V/1A; 3. .变压器的效率?=0.90

控制系统性能指标

第五章线性系统的频域分析法 一、频率特性四、稳定裕度 二、开环系统的典型环节分解 五、闭环系统的频域性能指标 和开环频率特性曲线的绘制 三、频率域稳定判据 本章主要内容: 1 控制系统的频带宽度 2 系统带宽的选择 3 确定闭环频率特性的图解方法 4 闭环系统频域指标和时域指标的转换 五、闭环系统的频域性能指标

1 控制系统的频带宽度 1 频带宽度 当闭环幅频特性下降到频率为零时的分贝值以下3分贝时,对应的频率称为带宽频率,记为ωb。即当ω>ωb 而频率范围(0,ωb)称为系统带宽。 根据带宽定义,对高于带宽频率的正弦输入信号,系统输出将呈现较大的衰减,因此选取适当的带宽,可以抑制高频噪声的影响。但带宽过窄又会影响系统正弦输入信号的能力,降低瞬态响应的速度。因此在设计系统时,对于频率宽度的确定必须兼顾到系统的响应速度和抗高频干扰的要求。 2、I型和II型系统的带宽 2、系统带宽的选择 由于系统会受多种非线性因素的影响,系统的输入和输出端不可避免的存在确定性扰动和随机噪声,因此控制系统的带宽的选择需综合考虑各种输入信号的频率范围及其对系统性能的影响,即应使系统对输入信号具有良好的跟踪能力和对扰动信号具有较强的抑制能力。 总而言之,系统的分析应区分输入信号的性质、位置,根据其频谱或谱密度以及相应的传递函数选择合适带宽,而系统设计主要是围绕带宽来进行的。 3、确定闭环频率特性的图解方法

1、尼科尔斯图线 设开环和闭环频率特性为 4、闭环系统频域指标和时域指标的转换 工程中常用根据相角裕度γ和截止频率ω估算时域指标的两种方法。 相角裕度γ表明系统的稳定程度,而系统的稳定程度直接影响时域指标σ%、ts。 1、系统闭环和开环频域指标的关系 系统开环指标截止频率ωc与闭环带宽ωb有着密切的关系。对于两个稳定程度相仿的系统,ωc大的系统,ωb也大;ωc小的系统,ωb也小。 因此ωc和系统响应速度存在正比关系,ωc可用来衡量系统的响应速度。又由于闭环振荡性指标谐振Mr和开环指标相角裕度γ都能表征系统的稳定程度。 系统开环相频特性可表示为

磁保持继电器

磁保持继电器 用 户 手 册 深圳市元则电器有限公司

目录 第一篇总则····················1 1·产品规格················1 2·使用环境················1 3·主要功能················2 4·主要技术指标··············2 5·RPT-3CB系统软件功能·········3第二篇技术说明··················3 1·CPU板················4 2·键盘显示电路··············4 3·A/D、D/A电路··············4 4·动作和释放电压测试···········4 5·线圈电阻试···············5 6·接触电阻测试··············5 7·时间参数的测试·············6 8·仪器的工作过程·············6 第三篇使用手册··················8 1·仪器的安装···············8 2·参数设置················8 3·参数储存················11 4·测试前准备···············11

5·测试操作················11 6·打印机操作···············12 7·校验方法················12 8·仪器检测精度统调方法··········139·仪器检测精度校准方法··········1410·被测继电器接入方法··········16

R3CB磁保持继电器综合参数试仪 用户手册 第一篇:总则 R3CB型磁保持继电器综合参数测试仪是专门用于测试磁保持继电器的智能测试仪器。 1.产品规格 1.1名称说明 R3CB──设计序号 └──────RELAY(继电器) 1.2设备采用两个专用机箱整体结构 1.3机箱外型尺寸(单个) 420mm×440mm×180mm 1.4重量<20kg(不含计算机) 2. 使用环境 2.1电源供电市电单相220V 功耗<50VA 2.2环境温度10~35℃ 2.3相对湿度<80% 2.4本仪器应水平放置在无尘、无振动、无酸硷污染和无强磁场干扰的环境下使用。 2.5本仪器不用时,每月至少应通电一次,不少于一小时。 3. 主要功能 3.1能测试动断、动合、转换型单、双线圈磁保持继电器的线圈电阻、接触电阻、动作置位电压、复位电压、置位时间、复位时间、置位回跳时间、复位回跳时间等参数。它可将线圈电阻值换算成在20℃温度时的数值。 3.2一次最大能测一只1组转换的电磁继电器。 3.3可选用快速测试或精确测试两种方式。 快速测试时采用参数比较法以―通过‖或―失误‖指示被测继电器的好坏及何种参数失误。精确测试时能将各参数具体数值在计算机上显出来,也可储存在磁盘存储器里,供数据处理用。 3.3 快速测试时, 每只继电器的测试时间<3秒。 4. 主要技术指标 4.1 线圈电阻测试 4.1.1 测试条件,测试电流<15mA 4.1.2 测试范围 10 –511Ω 时分辨率0.1Ω 测量误差±1%+0.5Ω 511-8000Ω 时分辨率1Ω 测量误差±1% 4.2 接触电阻测试 4.2.1 6VDC 10mA 时测量范围0 -200mΩ, 电压误差±5%

TI 反激变压器设计

26.5W AC/DC Isolated Flyback Converter Design

TASK : 26.5W 9-Outputs AC/DC Isolated Flyback Converter Design SPECIFICATION: Technical Specification on Sept 10, 2008 DATE: 15 Sept. 2008

Customer Specification f L 100Hz :=Line frequency fs 100kHz :=Switching frequency Vo 1 5.0V :=Main output voltage Io 1_max 2A :=Main Nominal load current Vo 215.0V :=Io 2_max 30mA :=Vo 315.0V :=Io 3_max 30mA :=Vo 415.0V :=Io 4_max 0.3A :=Vo 524.0V :=Io 5_max 0.1A :=Vo 618.0V :=Io 6_max 0.12A :=Vo 718.0V :=Io 7_max 0.12A :=Vo 818.0V :=Io 8_max 0.12A :=Vo 918.0V :=Io 9_max 0.12A :=+5V Output ripple voltage Vr 100mV :=+5VStep load output ripple voltage ΔVo step 150mV :=ΔIo 5V Io 1_max 80?% :=+5V Step load current amplitude η0.70 :=

使用磁保持继电器的注意事项

使用磁保持继电器的注意事项 磁保持继电器与极化继电器很相象,有两个静触点,一个动触点,有多个线圈,相当于一种"双稳态继电器"(也可以看成是一个由电流驱动的"单刀双掷开关")我们单位所用的极化继电器驱动电压只有1.5伏.与下边介绍的磁保持继电器有相同的功能. 磁保持继电器是一种新型继电器,在THOMCAST固态机中得到广泛应用。在接口互联板中,这种继电器有9个之多。 磁保持继电器与一般继电器的区别 (1)大多数磁保持继电器有两个线圈,一个为置位线圈(set),另一个为复位线圈(reset)。(也有单线圈磁保持继电器) (2)set与reset端可连续通电,也可用脉冲触发。 (3)具有保持功能,一旦置位或复位,即使线圈断电,继电器仍保持原状态。 磁保持继电器优点在于具有保持功能,在发生倒电等情况时,供电恢复后可马上恢复播出,而不需等控制系统重新启动后再开始工作。当然,有两个控制端,控制较烦琐是它的缺陷。 应用中注意事项 (1)避免两个线圈同时通电(如果同时通电,则继电器处于置位状态)。 (2)采用脉冲驱动时,脉冲宽度应大于30毫秒。 (3)reset电压不得超过额定电压的150%,否则有可能重新置位。 在备件选择时,只要安装位置、线圈电压、触点电流能满足要求即可。北京松下控制装置有限公司生产的NλiS商标的DS2Y和TX系列都可选用,无锡明达电器有限公司也生产HH52P系列磁保持继电器。 磁保持继电器是一种自动开关。和其他电磁继电器一样,对电路起着自动接通和切断作用。所不同的是,磁保持继电器的常闭或常开状态完全是依赖永久磁钢的作用,其开关状态的转换是靠通过给线圈通正和负直流电压使其切换保持。 磁保持继电器与电磁继电器所不同的是:电磁继电器通电吸合,无电释放。 磁保持继电器只要一个正向电就会永久吸合,不需要保特电压。要想释放必须加上个反向电压。还有一种双线圏的产品,一个线圏专用加正向电压吸合,另一个线圏专门加反向电压释放用。

反激变换器(Flyback)的设计和计算步骤

反激变换器(Flyback)的设计和计算步骤 齐纳管吸收漏感能量的反激变换器: 0. 设计前需要确定的参数 A开关管Q的耐压值:Vmq B 输入电压范围:Vinmin ~Vinmax C 输出电压V o D 电源额定输出功率:Po(或负载电流Io) E 电源效率:X F 电流/磁通密度纹波率:r(取0.5,见注释C) G 工作频率:f H 最大输出电压纹波:V opp 1. 齐纳管DZ的稳压值Vz Vz <= Vmq × 95% - Vinmax,开关管Q承受的电压是Vin + Vz,在Vinmax处还应为Vmq 保留5%裕量,因此有V inmax + Vz < Vmq × 95% 。 2. 一次侧等效输出电压Vor V or = Vz / 1.4(见注释A) 3. 匝比n(Np/Ns) n = V or / (V o + Vd),其中Vd是输出二极管D的正向压降,一般取0.5~1V 。 4. 最大占空比的理论值Dmax Dmax = V or / (V or + Vinmin),此值是转换器效率为100%时的理论值,用于粗略估计占空比是否合适,后面用更精确的算法计算。 一般控制器的占空比限制Dlim的典型值为70%。

----------------------------------------------------------------------------- 上面是先试着确定Vz,也可以先试着确定n,原则是n = Vin / Vo,Vin可以取希望的工作输入电压,然后计算出Vor,Vz,Dmax等,总之这是计算的“起步”过程,根据后面计算考虑实际情况对n进行调整,反复计算,可以得到比较合理的选择。 ----------------------------------------------------------------------------- 5. 负载电流Io Io = Po / V o,如果有多个二次绕组,可以用单一输出等效。 6. 一次侧有效负载电流Ior Ior = Io / n ,由Ior × Np = Io × Ns得来。 7. 占空比D D = Iin / (Iin + Ior),其中Iin = Pin / V in,而Pin = Po / X。这里V in取Vinmin。(见注释B) 8. 二次电流斜坡中心值Il Il = Io / (1 - D) 9. 一次电流斜坡中心值Ilr Ilr = Il / n 10. 峰值开关电流Ip k Ipk = (1 + 0.5 × r) × Ilr 11. 伏秒数Et Et = V inmin × D / f ,(Et = V on × Ton = V inmin × D/f) 12. 一次电感Lp Lp = Et / (Ilr × r) 13. 磁芯选择 (1)V e = 0.7 × (((2 + r)^2) / r) × (Pin / f),V e单位cm^3;f单位KHz,根据此式确定磁芯有效体积V e,寻找符合此要求的磁芯。(见注释D) (2)最适合反激变压器的磁芯是“E Cores”和“U Cores”,“ETD"、”ER"、“RM"这三种用于反激性能一般,而“Planar E”、“EFD"、”EP"、“P"、”Ring"型不适合反激变压器。 (3)材质选锰锌铁氧体,PC40比较常用且经济。 14. 一次匝数Np Np = (1 + 2/r) × (V on × D)/(2 × Bpk × Ae × f),其中V on = V inmin - Vq,Vq是开关管Q的导通压降;Bpk不能超过0.3T,一般反激变压器取0.3T;Ae是磁芯的有效截面积,从所选磁芯的参数中查的。(公式推导见注释E,说明见注释F) 15. 二次匝数Ns

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