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电源设计之拓扑结构

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电源

电源设计之拓扑结构电源设计之拓扑结构

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电源设计之拓扑结构
单端反激变换器
1、电路拓扑图
2、电路原理
其变压器 T1 起隔离和传递储存½量的½用,即在开关管 Q 开通时 Np 储存½量,开关管 Q 关断时 Np 向
Ns 释放½量。在输出端要加由电感器 Lo 和两 Co 电容组成一个½通滤波器,变压器初级需有 Cr、Rr 和 Dr
组成的 RCD 漏感尖峰吸收电路。输出回路需有一个整流二极管 D1。由于其变压器½用有气隙的磁芯,故其
铜损较大,变压器温相对较高。并且其输出的纹波电压比较大。½其优点就是电路结构简单,适用于 200W
以下的电源且多路输出交调特性相对较½。
3、变压器计算
单端反激式变压器设计的方法较多,½对于反激式设计来说最难的也就是变压器的设计和调整。一般
须视具½工½状态而定,这里我结合自己的调试经验介绍一种快捷的近似计算方法。反激变换器可工½于
电流连续模式(CCM)和电流断续模式(DCM),同样输出功率时,工½于电流断续模式具有较大的峰值电流,
此时开关晶½管、整流二极管、变压器和电容上损耗会增加,所以一般效率较½,工½于电流连续模式下,
效率较高,½输出二极管反向恢复时易引起振荡和噪声;另外,工½于电流断续模式时,由于变压器电感
量较小,½积可以做得小一些,而工½于电流连续模式,变压器½积一般会较大。变压器参数的选取应结
合整个电路设计和实际应用情况,在最初的设计中,为取得比较适中的性½,可考虑½电路工½于电流临
界连续状态。
反激式变压器的设计可分为以下几个步骤:
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a、初选磁芯型号。
b、确定初级电感量。
c、确定初级峰值电流。
d、确定初级线圈匝数和气隙。
e、计算并调整初、次级匝数。
f、计算并确定导线线径
g、校核窗口面积和最大磁感性强度
★ 初选磁芯型号
反激变压器的½积主要决定于传递功率的大小,可依据经验或磁芯厂家手册中提供的速选图表,初选
一磁芯型号代入以后的步骤进行计算。
★ 确定初级电感量
若考虑½端满½½时,电路工½于电流临界连续状态,此时初级电感量计算公式如下:
L1=(Vinmin×Dmax)
2/(2×f×Po)
(Vinmin 为输入电压最小值,Dmax 为设定的最大占空比,f 为开关频率,P
0
为输出功率。)增大 L1 取值
时,电路开始工½于电流连续模式,原边电感量的选择可在 L1 计算值基础上,视具½情况½调整。
★ 确定初级峰值电流
设计时仍应考虑½端满½½的情况。
电路工½于电流不连续或临界连续时,初级峰值电流
I1max=2×Po/(Vinmin×
×Dmax)(
为预测效率值)
电路工½于电流连续模式时,初级峰值电流:
I1max=2×Po/(Vinmin×
×Dmax)+(2×Vinmin×T×Dmax)/L1
★ 确定初级峰值电流确定初级线圈匝数和气隙
首先½出两点假设:
a、由于磁芯开气隙后剩磁 Br 减小很多,认为 Br=0。
b、 由于气隙磁阻远大于磁路其他部分磁阻,认为磁势全部降于气隙处。
根据以上两点假设可得出初级电感量:
L1=(
0
×Ae×Np)/
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(
0
为空气磁导率,Ae 为气隙处磁芯截面积,
为气隙长度。)
工½最大磁感应强度:
Bm=(I1max×Np×
0
)/
(Bm 为最大磁通密度)
,气隙长度的选取不宜过
选择最大磁感应强度 Bm 后,联解以上两式可求出初级匝数 N1,和气隙长度
长,过长的气隙会导致主磁路磁阻增大,磁力线通过漏磁路闭合,会增加漏感和电磁干扰 EMI。
★ 计算并调整初、次级匝数
仍考虑½端满½½情况,此时电流连续或临界连续,次级匝数:
N2=(Vo+Vd+Io×R)×(1-Dmax)×Np/(Vin×Dmax)
(U
D
为输出整流管压降,I
O
R 为线路压降)
取初级或次级匝数中较小者,取整后,再由匝比关系推算其½绕组匝数。
★ 计算并确定导线线径
初级绕组电流有效值:
I1=sqr((I1max×(1-
次级电流有效值:
I2=Np×I1/N2
½电流较大时,导线采用多股并绕,每股直径不大于 2 倍穿透深度。
★ 校核窗口面积和最大磁感性强度
变压器绕制的基本要求是耦合紧密,以减小漏感。设计时有两种基本方法以增加绕组间耦合,一是双
线并绕,常用于绕制输出正负绕组、原边绕组与去磁绕组等,要求并绕的绕组匝数相等且压差不½不½太
高;另一种是夹绕的方法,将原边绕组均分为两层,夹副边绕组,也有多层夹绕的方法,由于结构复杂,
我在二次电源变压器设计中没有采用。
I)+
I/3)×D)(
I 为电流增量,
I=(Vin×Ton)/L1)
双管反激变换器
1、电路拓扑图
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2、电路原理
其变压器 T1 起隔离和传递储存½量的½用,即在开关管 Q1、Q2 开通时 Np 储存½量,开关管 Q1、Q2
关断时 Np 向 Ns 释放½量,同时 Np 的漏感将通过 D2、D3 返回给输入,可省去 RCD 漏感尖峰吸收电路。在
输出端要加由电感器 Lo 和两 Co 电容组成一个½通滤波器。输出回路需有一个整流二极管 D1(最½½用恢
复时间快的整流管)。
3、工½特点
a、在任½工½条件下,为½两个调整管所承受的电压不会超过 Vs+Vd
正向压降,),D2、D3 必须是快恢复管(½然用超快恢复管更½)。
b、在反激开始时,储存在原边 Np 的漏电感的½量会经 D2、D3 反馈回输入,系统½量损失会小,效率
高。
c、在与单端反激变换器相比,无需 RCD 吸收电路;功率器件可选择较½的耐压值;功率等级也会很大。
d、在½½½时,如果在“开通”周期储存在变压器的原边绕组显得过多的½量,那么在“关断”周期会
将过多的½量½量反馈到输入。
(Vs:输入电压;Vd:D2、D3 的
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e、两个调整管工½状态一致,我没有调试过这样电路,根据调试过的半桥和双管正激的电路经验,下
管的波½会优于上管的波½,在调试过程中只要观察下管波½即可(具½可到“调试经验”中详见)。我
个人建议在大功率等级电源中不可选用此种电路。
4、变压器计算
设计方法据参考书籍,与单端反激变换器变换器相同。½变压器漏电感必须小,可以减小 D2、D3 上的
½量损耗,同时增加电源的效率。
单端正激变换器
1、电路拓扑图
2、电路原理
其变压器 T1 起隔离和变压的½用,
在输出端要加一个电感器 Lo
(续流电感)
起½量的储存及传递½用,
变压器初级需有复½绕组 Nr(此点上我对一些参考书籍存疑,½然有是最½,实际应用中考虑到变压器脚
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