正激變換器的設(shè)計(jì)課件

1、正激變換器簡明設(shè)計(jì)主講人：夏洪斌報(bào)告內(nèi)容1、優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn) 2、基本電路結(jié)構(gòu) 3、直流-直流變換器基本拓?fù)?4、幾種復(fù)位方式及其比較5、變壓器設(shè)計(jì)6、耦合電感設(shè)計(jì)及次級疊加方式一、優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)1、優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，驅(qū)動電路簡單，輸出紋波電流小適用于低電壓大電流輸出，易于多路輸出，可靠性高。2、缺點(diǎn)：變壓器單向勵(lì)磁，利用率低，EMI不好處理，并聯(lián)工作需要均衡電路。正激變換器基本結(jié)構(gòu)圖直流斬波器及其分類依直流斬波器的功能可以分為：功率控制型、調(diào)壓型、調(diào)阻型等等 按直流斬波器輸入輸出電壓間關(guān)系可以分為：當(dāng)Uo大于Uin時(shí)，稱其為升壓斬波器(Boost Converter )；當(dāng)Uo既可以小于Uin也可以大于

2、大于Uin時(shí)，稱其為反轉(zhuǎn)斬波器或升降壓斬波器（Buck-Boost Converter ） 按斬波開關(guān)所采用的器件分類：BJT斬波器、MOSFET斬波器、IGBT斬波器、Thyristor斬波器等等 按直流電源與負(fù)載間的能量傳遞關(guān)系對斬波器分類 ：輸出電壓和電流皆不可逆的稱為單象限斬波器；僅輸出電流或輸出電壓可逆的稱為兩象限斬波器；輸出電流和電壓都可逆的稱為四象限斬波器 直流斬波電路的工作原理 降壓斬波電路（Buck) 帶純電阻負(fù)載的降壓斬波器工作原理 （a）主電路（b）輸出電壓、電流波形 純電阻負(fù)載 由此可知，改變導(dǎo)通比，不僅能夠控制斬波器輸出電壓的大小，而且能夠控制其輸出電流和輸出功率的大

3、小 電阻電感性負(fù)載圖 帶電阻電感性負(fù)載的斬波器（a）主電路 （b）有關(guān)電壓電流波形 在上圖中，因負(fù)載是純阻性的，所以斬波器的輸出電流與輸出電壓波形相似，且都有很大的脈動。若要使負(fù)載電流平滑化，需在原電路基礎(chǔ)上增加平波電抗器L和續(xù)流二極管DF，如左圖所示。 （1）降壓斬波器的輸出電壓平均值與輸入電壓之比，剛好等于斬波開關(guān)的導(dǎo)通時(shí)間與斬波周期之比。改變導(dǎo)通比就可以控制斬波器的輸出電壓和電流的平均值。 （2）在負(fù)載電流連續(xù)且可略去電流紋波影響時(shí)，此斬波電路有類似于變壓器的規(guī)律：電壓比與電流比成反比，其導(dǎo)通比則類似變壓器的匝比k。 （3）在上圖的降壓斬波電路中，由于電感的作用，使負(fù)載電流脈動減小、乃至

4、連續(xù)，這是實(shí)際負(fù)載所期望的。因此該電路也是最常用的。人們把包含斬波開關(guān)S、電感L和續(xù)流二極管DF 的電路稱為降壓斬波器的主電路。 升壓斬波電路 升壓斬波器的工作原理圖a)所示電路為升壓斬波器主電路。當(dāng)開關(guān)S導(dǎo)通時(shí)，升壓二極管VD承受反向電壓而截止，其等效電路如圖b)所示。此時(shí)電源電壓加在電感L上，電感電流iL增長，電感L儲能增加，與此同時(shí)電容C向負(fù)載供電，電容電壓下降。當(dāng)開關(guān)S關(guān)斷時(shí)，電感電流iL下降，電感L的感應(yīng)電勢改變極性，與電源電壓疊加，強(qiáng)迫升壓二極管VD導(dǎo)通，電源和電感同時(shí)為負(fù)載供電和向電容C充電，由此得到一個(gè)比電源電壓還高的輸出電壓，其等效電路如圖c）所示。 改變導(dǎo)通比 ，輸出電壓既

5、可以比電源電壓高，也可以比電源電壓低。當(dāng)0 1/2時(shí)為降壓，當(dāng)1/2 1時(shí)為升壓，因此將該電路稱作升降壓斬波電路。也有文獻(xiàn)直接按英文稱之為buck-boost 變換器（Buck-Boost Converter）。圖b中給出了電源電流i1和負(fù)載電流i2的波形，設(shè)兩者的平均值分別為I1和I2，當(dāng)電流脈動足夠小時(shí)，有: 圖 升降壓斬波電路及其波形a）電路圖 b）波形升降壓斬波電路和Cuk斬波電路由上式可得： 如果V、VD為沒有損耗的理想開關(guān)時(shí)，則 其輸出功率和輸入功率相等，可看作直流變壓器。升降壓斬波電路和Cuk斬波電路三繞組復(fù)位特點(diǎn)一般選擇復(fù)位繞組匝數(shù)與主繞組匝數(shù)相等DBsat 則調(diào)整設(shè)計(jì)計(jì)算Ns耦合電感設(shè)計(jì)已知:Vo1 Io1max Io1min Vo2 Io2max Io2min Fs=70K計(jì)算最大和最小占空比計(jì)算I：計(jì)算等效電感（臨界感量Lo）計(jì)算最大等效電流Imax計(jì)算最大等效峰值電流Ipk計(jì)算儲存能量：確定電感尺寸確定圈數(shù)由電壓比確定