第7 8課 反激變換器的設(shè)計(jì)

1、1反激變換器2內(nèi)容：v基本原理v反激變換器斷續(xù)模式v反激變換器連續(xù)模式vRCC變換器3反激變換器基本電路I I1I I241. 基本原理v在開關(guān)S導(dǎo)通時(shí)間，輸入電壓Ui加在變壓器T初級(jí)，同名端 相對(duì)異名端為負(fù)，次級(jí)二極管D反偏截止。初級(jí)電流線性上升（線性電感），變壓器作為電感運(yùn)行:11LUdtdiitBANtiLUeidddd111即或eiANUtB1dd5ppINNi1122當(dāng)功率管關(guān)斷時(shí)，變壓器所有線圈感應(yīng)電勢(shì)為正，次級(jí)二極管D正偏導(dǎo)通，磁芯磁通不能突變，磁勢(shì)不變，滿足以下關(guān)系，作為變壓器運(yùn)行6tBANtiLUeodddd222當(dāng)i1下降到零，i2達(dá)到最大，然后將導(dǎo)通期間存儲(chǔ)在磁場(chǎng)能量傳輸

2、到負(fù)載，次級(jí)感應(yīng)電勢(shì)22ddLUtio則次級(jí)電流線性下降72.斷續(xù)工作模式TofTRTonI1p在功率開關(guān)S再次導(dǎo)通前，次級(jí)電流下降到零的工作模式稱為斷續(xù)模式.電路進(jìn)入穩(wěn)態(tài)，輸出電壓穩(wěn)定U0I2pIiIott（1)8v當(dāng)功率開關(guān)導(dǎo)通（Ton)時(shí)，次級(jí)二極管截止，有onpiTILUti111dd或fLDULTUIionip1119在導(dǎo)通期間，初級(jí)存儲(chǔ)的能量2211pILW v穩(wěn)態(tài)時(shí)，輸入功率為opiPfILWfP2211v截止時(shí)，次級(jí)電流以斜率Uo/L2下降，在TR(100V）和較小輸出功率。同時(shí)關(guān)斷損耗很大，漏感對(duì)效率影響大。13v次級(jí)峰值電流高,當(dāng)要求較小的輸出紋波電壓時(shí)，這樣高的峰值電流需

3、要很大的輸出濾波電容。同時(shí)電容的交流有效值應(yīng)滿足電路要求。為了減少輸出紋波，這樣極高的電流脈沖需要許多鋁或鉭電容并聯(lián)，除非運(yùn)用較貴的疊層電容。v在關(guān)斷時(shí)，初級(jí)峰值電流向次級(jí)轉(zhuǎn)換，大的階躍次級(jí)峰值電流流入電容，在電容的ESR、ESL上引起很窄尖峰（脈寬通常(1.62)I1p功率管電壓定額U（BR）CER(1.3Uimax+Uz)采用開關(guān)二極管，選用較小的trr電流定額IDI2/1.57電壓定額UDR(Uo+Uimax/n)輸出濾波電容選擇pppUIC621065應(yīng)當(dāng)檢查電容在該頻率有效值IC 。不滿足時(shí)，采用多個(gè)并聯(lián)，或加LC濾波。222oII I2pTRTof283. 連續(xù)模式1) 從斷續(xù)模式

4、到連續(xù)模式I1pI2p Ton TR Ton ToftII1aI2at292) 基本關(guān)系根據(jù)電磁感應(yīng)定律變壓器導(dǎo)通時(shí)磁通變化量與截止磁通變化量相等21NTUNTUofooni因此)D(nDUTNTNUUiofonio112初級(jí)平均電流（12)aiDII1次級(jí)電流iaonIIDI21初級(jí)電流有效值)12(2211IIDIa（13)30fP.DUfIDULomaxminii20211如果初級(jí)電感是線性電感，選取/=0.2=I/Ia。初級(jí)電感功率開關(guān)截止期間承受的電壓DUnUUUmaxiomaxiCE1選擇功率開關(guān)電壓定額(U(BR)CEX)大于(UCE+ 0.3Uimax)功率管電流定額ICM2I

5、a。高壓功率管電流放大倍數(shù)一般 在1535之間。31根據(jù)電容電流有效值選擇電容量或根據(jù)紋波（U）、I2p、 ESR選擇電容量，檢查電流有效值。輸出電容電流有效值DDIIac1n/UUUmaxioDR二極管承受的電壓與斷續(xù)相似二極管電流定額57157122.DI.IIaD324. 臨界連續(xù)模式 當(dāng)次級(jí)電流剛好下降到零時(shí)新的開關(guān)周期開始的反激變換器工作方式稱為臨界模式，通常是變頻工作。利用這種模式工作的自激變換器稱為RCC（Ringing Chock Converter）33初始基極電流(ib=Ui/R1)提供集電極電流ic=ib ic,晶體管飽和,輸入電壓加在初級(jí)N1上，同名端“”為正，正反饋線

6、圈N3感應(yīng)電勢(shì)為S2提供更大基極電流，保證S2逐漸增長(zhǎng)的集電極電流情況下仍飽和。根據(jù)電磁感應(yīng)定律有tLUiiic11初級(jí)電流為tiLUidd11RCC電路原理初級(jí)電流隨時(shí)間線性增長(zhǎng)。34啟動(dòng)時(shí)，次級(jí)電壓未建立，光耦輸出截止，S1也截止。當(dāng)Ue=ieR50.6V時(shí)，S1導(dǎo)通對(duì)S2基極電流分流，當(dāng)晶體管退出飽和，各線圈感應(yīng)電勢(shì)反號(hào)，加速S2截止。次級(jí)二極管導(dǎo)通，對(duì)輸出電容、負(fù)載供電。輸出電容電壓增高，次級(jí)電流下降。當(dāng)i2下降到零，S2又自激。新的周期開始。11132513LTUIiRUURIUionipcbecpbI1pR5Ic1R3Uc2U3R135穩(wěn)態(tài)工作當(dāng)輸出電壓建立以后 ，電壓反饋R11,

7、R12、 Dz (431) 、光耦（GU）工作。控制S2基極電流，將S2基極電流分流，使得初級(jí)峰值電流在比啟動(dòng)峰值電流小時(shí)關(guān)斷，當(dāng)滿足以下關(guān)系時(shí)，輸出電壓穩(wěn)定：1112fLDUfLPIiop臨界連續(xù)是連續(xù)特例，輸出與輸入關(guān)系為211NNDUDUnoi按最低輸入電壓時(shí)，D0.5選擇匝比。電流關(guān)系相似于斷續(xù)，只是式中DR換成（1-D），電壓關(guān)系相似于連續(xù)。式(9)決定初級(jí)電感。36電路設(shè)計(jì)若干問題電路設(shè)計(jì)若干問題v當(dāng)接通電源輸出電壓尚未建立時(shí)，功率開關(guān)關(guān)斷由 引起的，初級(jí)電流達(dá)到最大值。此峰值電流必須大于最低輸入電壓時(shí)穩(wěn)態(tài)峰值電流，否則不能啟動(dòng)。即V.RIUee6055111602R.IfLPIm

8、axpTopv根據(jù)電磁感應(yīng)定律磁芯中的磁通密度最大值為)( semaxpmaxBANILB100111這就是說，如果R5過小，將導(dǎo)致磁芯飽和。37v啟動(dòng)以后，主要由正反饋線圈提供基極電流。由于反饋線圈是正激供電，基極電壓近似電壓源。當(dāng)晶體管截止時(shí)，N3電壓為N2電壓箝位，次電壓不應(yīng)當(dāng)超過S2的U(BR)EBO,即23NUUNoEBOBRN3提供的基極電流ib應(yīng)滿足2113331pbeminiIUNNURi一般取最小值的80%，保證低溫啟動(dòng)和在最低輸入電壓輸出最大功率。38v啟動(dòng)電流一般約零點(diǎn)幾mA，與最高輸入電壓時(shí)反饋線圈電流有關(guān)，盡可能小。i3max/iR1 2。如果輸入是全電壓，R1受到電

9、阻耐壓限制，可能用幾個(gè)電阻串聯(lián)，每個(gè)電阻值在1M 以下。v當(dāng)輸出空載并最高輸入電壓時(shí)，反饋線圈電流最大；輸出電壓升高，電壓反饋使得光耦導(dǎo)通電流ID加到最大，選擇R8保證提供足夠大電流。因?yàn)楣怦顐鬏敱?，S1幾乎抽走全部反饋電流i3 ( ID-0.6/(R4+R5)。但光耦的傳輸比一般為正溫度系數(shù)。因此R8不能選取太大，要保證在最低溫度也能滿足以上條件，否則輸出電壓在空載時(shí)失控。為避免輸出失控，在輸出端并聯(lián)一個(gè)穩(wěn)壓值稍高于輸出電壓的穩(wěn)壓管。39v反饋隔離光耦線性工作，集電極由反饋線圈N3經(jīng)D4、R7供電，為保證自激，通常加一個(gè)C5延遲。v如果從電網(wǎng)輸入，小功率采用電容濾波，啟動(dòng)沖擊電流很大。一般

10、在輸入電路中串聯(lián)限流電阻。小功率電源有多次插拔要求，限流不能采用溫度電阻，最好采用線繞電阻。R1S1S2C540v如果輸出導(dǎo)線很長(zhǎng)，輸出電線有壓降。電壓反饋在機(jī)盒內(nèi)，隨著負(fù)載電流的增加，長(zhǎng)輸出線的負(fù)載端電壓下降。為補(bǔ)償輸出導(dǎo)線電阻Ro壓降，可以接入負(fù)載補(bǔ)償，電路如圖所示。R10R11RcC4去光耦Uo需要補(bǔ)償ocRRRR1011rrURRUU11101ooRIU 解得41v如果需要恒流或限流，當(dāng)效率不是很重要時(shí)，可以采用圖示電路。電路中Rs為電流檢測(cè)電阻。當(dāng)負(fù)載電流在檢測(cè)電阻上壓降大于0.6V時(shí)，S3導(dǎo)通，與431的輸出組成或邏輯。恒流時(shí)，輸出電壓降低，431截止。電流反饋起作用。恒定電流為soR/V.I60RsR12S3去光耦Uo+_S3的Ube溫度系數(shù)-2mV/,可以采用NTC補(bǔ)償U(kuò)be 。但NTC溫度系數(shù)太大，通過與線性電阻串、并聯(lián)構(gòu)成