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电路设计->基础电路图->数字电路图->单端反激变换器

单端反激变换器

作者:Lamborghini时间:2009-09-23

 

2、电路原理

  其变压器T1起隔离和传递储存能量的作用,即在开关管Q开通时Np储存能量,开关管Q关断时Np向Ns释放能量。在输出端要加由电感器Lo和两Co电容组成一个低通滤波器,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。由于其变压器使用有气隙的磁芯,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。但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好。

3、变压器计算

  单端反激式变压器设计的方法较多,但对于反激式设计来说最难的也就是变压器的设计和调整。一般须视具体工作状态而定,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。反激变换器可工作于电流连续模式(CCM)和电流断续模式(DCM),同样输出功率时,工作于电流断续模式具有较大的峰值电流,此时开关晶体管、整流二极管、变压器和电容上损耗会增加,所以一般效率较低,工作于电流连续模式下,效率较高,但输出二极管反向恢复时易引起振荡和噪声;另外,工作于电流断续模式时,由于变压器电感量较小,体积可以做得小一些,而工作于电流连续模式,变压器体积一般会较大。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能,可考虑使电路工作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:

  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

  反激变压器的体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

  若考虑低端满载时,电路工作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)    (Bm为最大磁通密度) 

  N2=(Vo+Vd+Io×R)×(1-Dmax)×Np/(Vin×Dmax)  (UD为输出整流管压降,IO R为线路压降)

  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能不能太高;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。

 

  取初级或次级匝数中较小者,取整后,再由匝比关系推算其余绕组匝数。

  ★ 计算并确定导线线径

  初级绕组电流有效值:

  I1=sqr((I1max×(1-DI)+DDI/3)×D)(DI为电流增量,DI=(Vin×Ton)/L1)

  次级电流有效值:

  I2=Np×I1/N2

  当电流较大时,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

 

  (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,P0为输出功率。)增大L1取值时,电路开始工作于电流连续模式,原边电感量的选择可在L1计算值基础上,视具体情况作调整。

  ★ 确定初级峰值电流

  设计时仍应考虑低端满载的情况。

  电路工作于电流不连续或临界连续时,初级峰值电流

  I1max=2×Po/(Vinmin×h×Dmax)(h为预测效率值) 

  电路工作于电流连续模式时,初级峰值电流:

  I1max=2×Po/(Vinmin×h×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

  首先作出两点假设:

  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=(m0×Ae×Np)/d

  (m0为空气磁导率,Ae为气隙处磁芯截面积,d为气隙长度。)

  工作最大磁感应强度:

  Bm=(I1max×Np×m0)/d

  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d,气隙长度的选取不宜过长,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

  仍考虑低端满载情况,此时电流连续或临界连续,次级匝数:



关键词: 单端反 变换器

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