《反激变换器演示》PPT课件.ppt

反激变换器南京航空航天大学自动化学院赵修科1内容：b基本原理b反激变换器断续模式b反激变换器连续模式bRCC变换器2反激变换器基本电路31. 基本原理bb在开关在开关S S导通时间，输入电压导通时间，输入电压U Ui i加在变压器加在变压器T T初初级，同名端级，同名端 相对异名端为负，次级二极相对异名端为负，次级二极管管D D反偏截止初级电流线性上升（线性电感）反偏截止初级电流线性上升（线性电感），变压器作为电感运行，变压器作为电感运行: :即或4当i1下降到零，i2达到最大，然后将导通期间存储在磁场能量传输到负载，次级感应电势当功率管关断时，变压器所有线圈感应电势为正，次级二极管D正偏导通，磁芯磁通不能突变，磁势不变，满足以下关系，作为变压器运行则次级电流线性下降5TofTRTonI1p在功率开关S再次导通前，次级电流下降到零的工作模式称为断续模式.电路进入稳态，输出电压稳定U0I2pIiIottbb当功率开关导通（当功率开关导通（T Tonon) )时，次级二极管截止，有时，次级二极管截止，有或（1)6在导通期间，初级存储的能量在导通期间，初级存储的能量bb稳态时，输入功率为稳态时，输入功率为bb截止时，次级电流以斜率截止时，次级电流以斜率U Uo o/L/L2 2下降，在下降，在T TR R(100100V V）和较小输出功率。

同时关断损和较小输出功率同时关断损耗很大，漏感对效率影响大耗很大，漏感对效率影响大TofTRTonI1pI2pIiIotD=Ton/T9bb低输入电压和低输出电求情况下，输出功率受低输入电压和低输出电求情况下，输出功率受到限制，初级和次级电感太小，生产困难否到限制，初级和次级电感太小，生产困难否则降低开关频率则降低开关频率bb次级峰值电流高次级峰值电流高, ,当要求较小的输出纹波电压时，当要求较小的输出纹波电压时，这样高的峰值电流需要很大的输出滤波电容同这样高的峰值电流需要很大的输出滤波电容同时电容的交流有效值应满足电路要求为了减少时电容的交流有效值应满足电路要求为了减少输出纹波，这样极高的电流脉冲需要许多铝或鉭输出纹波，这样极高的电流脉冲需要许多铝或鉭电容并联，除非运用较贵的叠层电容同时，在电容并联，除非运用较贵的叠层电容同时，在关断时，初级峰值电流向次级转换，大的阶跃次关断时，初级峰值电流向次级转换，大的阶跃次级峰值电流流入电容，在电容的级峰值电流流入电容，在电容的ESRESR、ESLESL s, s,取取决于上升时间）附加决于上升时间）附加LCLC滤波问题和电容失效滤波问题和电容失效。

例如：Uimin=10V,D=0.5,f=250kHz,Po=50W, L=1H10漏感影响不可避免bba. . 多路输出交叉调节问题虽然理论上反激变多路输出交叉调节问题虽然理论上反激变换器没有输出滤波电感，只有输出电容，相当换器没有输出滤波电感，只有输出电容，相当于电压源，只要一路稳定，多路输出的其余各于电压源，只要一路稳定，多路输出的其余各路基本上（除二极管压降）按匝比稳定输出，路基本上（除二极管压降）按匝比稳定输出，但由于漏感存在，产生交叉调节问题但由于漏感存在，产生交叉调节问题UiSUo1Uo2N2N3N111bbb. b. 为了减少漏感引起的电压尖峰，可在变压器为了减少漏感引起的电压尖峰，可在变压器初级并联稳压管或初级并联稳压管或RCDRCD电路吸收漏感能量以电路吸收漏感能量以稳压管箝位电路为例来说明漏感对损耗的影响稳压管箝位电路为例来说明漏感对损耗的影响12当功率管关断时，初级电流趋向减少，初级感应当功率管关断时，初级电流趋向减少，初级感应电势反号，次级二极管导通，由于漏感存在，初电势反号，次级二极管导通，由于漏感存在，初级线圈两端电压为级线圈两端电压为（4)（5)损耗包含两部分，漏感降低了效率。

从I1p下降到零的时间为在稳压管在ts期间损耗功率为tsI1pI2p13电路参数选择bb1) 确定初级与次级匝比确定初级与次级匝比bb电路效率（6)电路总效率14符号定义变压器初级感应电势满足输出电压时，变压器次级感应电势Ri输入回路所有电阻Ro输出回路所有电阻因为输入或输出一个回路，电流相同，效率等于电压比变压器损耗是磁芯和漏感引起的损耗15在最低输入电压在最低输入电压UUiminimin（D Dmaxmax) )时时，变压器实际输，变压器实际输出功率与输入功率关系（式（出功率与输入功率关系（式（3 3）bb次级输出功率次级输出功率两者相等，得到变压器变比通常Dmax=0.5, Drmax=（7)16考虑了总效率，变压器的变比考虑了总效率，变压器的变比（8)2) 求初级电感量求初级电感量（9)式中一般取较小值，保证在规定占空度时，输出大于要求的输出功率次级电感为初级电感除以n2173) 选择磁芯尺寸根据经验公式式中：K2=0.006; IFL平均电流；I峰值电流根据工作频率，材料，允许损耗选择Bmax磁芯选择后，热阻已知，根据温升确定允许损耗参看开关电源磁性元件设计）或根据经验选择适当磁芯试算。

窗口不够，再选择大尺寸磁芯反之，选择小些磁芯10)184) 决定线圈匝数根据电磁感应定律，决定线圈匝数N一般先从最小电感算起，因匝数取整对铜损耗影响大取（偏大）整，保证要求电感量（偏小）根据匝比再求另一个匝数和电感量如果取整变比变化不大，计算初级电流（式（1)）和次级电流峰值11)195) 5) 线圈导线尺寸线圈导线尺寸初级电流峰值初级电流峰值初级电流有效值导线尺寸：截面积：(j=4A/mm2)次级电流峰值次级电流峰值次级电流持续占空比次级电流持续占空比次级导线尺寸：截面积：I1pTon206) 线圈结构bb为减少漏感，初级和次级线圈采用交错安放常用N1/2 N2 N1/2 线圈骨架磁芯绝缘外包留边N1/2 N1/2N221功率器件选择功率管电流定额ICM(1.62)I1p功率管电压定额U（BR）CERUimax+Uz)采用开关二极管，选用较小的trr电流定额IDI2/电压定额UDR(Uo+Uimax/n)输出滤波电容选择应当检查电容在该频率有效值IC 不满足时，采用多个并联，或加LC滤波I2pTRTof223. 连续模式1) 从断续模式到连续模式I1pI2p Ton TR Ton ToftII1aI2at232) 基本关系根据电磁感应定律变压器导通时磁通变化量与截止磁通变化量相等因此初级电流（12)次级电流初级电流有效值（13)24如果初级电感是线性电感，选取/=0.2=I/Ia。

初级电感功率开关截止期间承受的电压选择功率开关电压定额(U(BR)CEX)大于(UCEUimax)功率管电流定额ICM2Ia高压功率管电流放大倍数一般 在1535之间25根据电容电流有效值选择电容量或根据纹波（U）、I2p、 ESR选择电容量，检查电流有效值输出电容电流有效值二极管承受的电压与断续相似二极管电流定额264. 临界连续模式 当次级电流刚好下降到零时新的开关周期开始的反激变换器工作方式称为临界模式，通常是变频工作利用这种模式工作的自激变换器称为RCC（Ringing Chock Converter）27初始基极电流(ib=Ui/R1)提供集电极电流ic=ib ic,晶体管饱和,输入电压加在初级N1上，同名端“”为正，正反馈线圈N3感应电势为S2提供更大基极电流，保证S2逐渐增长的集电极电流情况下仍饱和根据电磁感应定律有初级电流为RCC电路原理初级电流随时间线性增长28启动时，次级电压未建立，光耦输出截止，S1也截止当Ue=ieR5时，S1导通对S2基极电流分流，当晶体管退出饱和，各线圈感应电势反号，加速S2截止次级二极管导通，对输出电容、负载供电输出电容电压增高，次级电流下降。

当i2下降到零，S2又自激新的周期开始I1pR5Ic1R3Uc2U3R129稳态工作当输出电压建立以后当输出电压建立以后 ，电压反馈，电压反馈R R1111,R,R1212、 D Dz z (431)(431) 、光耦（光耦（GUGU）工作控制工作控制S S2 2基极电流，将基极电流，将S S2 2基极基极电流分流，使得初级峰值电流在比启动峰值电流电流分流，使得初级峰值电流在比启动峰值电流小时关断，当满足以下关系时，输出电压稳定小时关断，当满足以下关系时，输出电压稳定：临界连续是连续特例，输出与输入关系为按最低输入电压时，选择匝比电流关系相似于断续，只是式中DR换成（1-D），电压关系相似于连续式(9)决定初级电感30电路设计若干问题电路设计若干问题bb当接通电源输出电压尚未建立时，功率开关关断当接通电源输出电压尚未建立时，功率开关关断由由 引起的，初级电流达到最大值引起的，初级电流达到最大值此峰值电流必须大于最低输入电压时稳态峰值电此峰值电流必须大于最低输入电压时稳态峰值电流，否则不能启动即流，否则不能启动即bb根据电磁感应定律磁芯中的磁通密度最大值为根据电磁感应定律磁芯中的磁通密度最大值为这就是说，如果R5过小，将导致磁芯饱和。

31bb启动以后，主要由正反馈线圈提供基极电流由启动以后，主要由正反馈线圈提供基极电流由于反馈线圈是正激供电，基极电压近似电压源于反馈线圈是正激供电，基极电压近似电压源当晶体管截止时，当晶体管截止时，N N3 3电压为电压为N N2 2电压箝位，次电电压箝位，次电压不应当超过压不应当超过S S2 2的的U U(BR)EBO(BR)EBO, ,即即N3提供的基极电流ib应满足一般取最小值的80%，保证低温启动和在最低输入电压输出最大功率32bb启动电流一般约零点几启动电流一般约零点几mAmA，与最高输入电压与最高输入电压时反馈线圈电流有关，尽可能小时反馈线圈电流有关，尽可能小i i3max3max/i /iR1R1 2 2如果输入是全电压，如果输入是全电压，R R1 1受到电阻耐压限制，受到电阻耐压限制，可能用几个电阻串联，每个电阻值在可能用几个电阻串联，每个电阻值在1 1M M 以以下bb当输出空载并最高输入电压时，反馈线圈电流当输出空载并最高输入电压时，反馈线圈电流最大；输出电压升高，电压反馈使得光耦导通最大；输出电压升高，电压反馈使得光耦导通电流电流I ID D加到最大，选择加到最大，选择R R8 8保证提供足够大电流。

保证提供足够大电流因为光耦传输比因为光耦传输比 11，S S1 1几乎抽走全部反馈电几乎抽走全部反馈电流流i i3 3 ( ( I ID D- -0.6/(R0.6/(R4 4+R+R5 5) )但光耦的传输比一但光耦的传输比一般为正温度系数因此般为正温度系数因此R R8 8不能选取太大，要保不能选取太大，要保证在最低温度也能满足以上条件，否则输出电证在最低温度也能满足以上条件，否则输出电压在空载时失控为避免输出失控，在输出端压在空载时失控为避免输出失控，在输出端并联一个稳压值稍高于输出电压的稳压管并联一个稳压值稍高于输出电压的稳压管33bb反馈隔离光耦线性工作，集电极由反馈线圈N3经D4、R7供电，为保证自激，通常加一个C5延迟bb如果从电网输入，小功率采用电容滤波，启动冲击电流很大一般在输入电路中串联限流电阻小功率电源有多次插拔要求，限流不能采用温度电阻，最好采用线绕电阻R1S1S2C534bb如果如果输出导线很长，输出电线有压降电压反馈输出导线很长，输出电线有压降电压反馈在机盒内，随着负载电流的增加，长输出线的负在机盒内，随着负载电流的增加，长输出线的负载端电压下降为补偿输出导线电阻载端电压下降。

为补偿输出导线电阻R Ro o压降，可压降，可以接入负载补偿，电路如图所示以接入负载补偿，电路如图所示R10R11RcC4去光耦Uo需要补偿解得35bb如果需要恒流或限流，当效率不是很重要时，如果需要恒流或限流，当效率不是很重要时，可以采用图示电路电路中可以采用图示电路电路中R Rs sV V时。