电源基本拓扑形式介绍.ppt

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1、2023/9/27,单端反激式,2023/9/27,单端反激式说明,电路工作过程如下：当M1导通时，它在变压器初级电感线圈中存储能量，与变压器次级相连的二极管VD处于反偏压状态，所以二极管VD截止，在变压器次级无电流流过，即没有能量传递给负载；当M1截止时，变压器次级电感线圈中的电压极性反转，使VD导通，给输出电容C充电，同时负载R上也有电流I流过。,2023/9/27,单端反激式电路原理,其变压器起隔离和传递储存能量的作用，即在开关管开通时原边储存能量，开关管关断时原边向副边释放能量。在输出端要加由电感器和两电容组成一个低通滤波器，变压器初级需有C、R和D组成的RCD漏感尖峰吸收电路。输出回

2、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；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。,2023/9/27,单端反激式工作原理,2023/9/27,单端反激式工作原理,2023/9/27,反激式变压器特别提示,变压器T1除了具有初次极间安全隔离的作用外，还有变压器扼流圈的作用，所以反激式输出次级不需要加电感，但在实际中在滤波电容之外加一小电感，用以降低开关噪声。,2023/9/27,MOS管参数/反激开关电源特点,耐压得选择：Vdss=1.5Vin（max）电流的选择：Id=2Pout/Vi

3、nmin还有几个重要的参数：Rdss、Ciss、Coss等；元器件少、成本低、结构简单；功率小（一般150W以内）、纹波大；开关承受的电流峰值大，不适合大功率的开关电源。,2023/9/27,双管反激变换器,2023/9/27,双管反激电路原理,其变压器T1起隔离和传递储存能量的作用，即在开关管Q1、Q2开通时Np储存能量，开关管Q1、Q2关断时Np向Ns释放能量，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电容组成一个低通滤波器。输出回路需有一个整流二极管D1（最好使用恢复时间快的整流管）。,2023/9/27,双管反激工作特点,在

4、任何工作条件下，为使两个调整管所承受的电压不会超过Vs+Vd(Vs：输入电压；Vd:D2、D3的正向压降，)，D2、D3必须是快恢复管（当然用超快恢复管更好）。在反激开始时，储存在原边Np的漏电感的能量会经D2、D3反馈回输入，系统能量损失会小，效率高。在与单端反激变换器相比，无需RCD吸收电路；功率器件可选择较低的耐压值；功率等级也会很大。,2023/9/27,双管反激工作特点,在轻载时，如果在“开通”周期储存在变压器的原边绕组显得过多的能量，那么在“关断”周期会将过多的能量能量反馈到输入。两个调整管工作状态一致，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，下管的波形会优于上

5、管的波形，在调试过程中只要观察下管波形即可（具体可到“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。,2023/9/27,（二）单端正激式,这里的L不能缺少：,2023/9/27,单端正激式工作原理,单端正激式开关电源的典型电路如图四所示。这种电路在形式上与单端反激式电路相似，但工作情形不同。当开关管VT1导通时，VD2也导通，这时电网向负载传送能量，滤波电感储存能量；当开关管VT1截止时，电感通过续流二极管VD3 继续向负载释放能量。在电路中还设有钳位线圈与二极管VD2，它可以将开关管VT1的最高电压限制在两倍电源电压之间。为满足磁芯复位条件，即磁通建立和复位时间应相等，

6、所以电路中脉冲的占空比不能大于。由于这种电路在开关管VT1导通时，通过变压器向负载传送能量，所以输出功率范围大，可输出50200 的功率。电路使用的变压器结构复杂，体积也较大，正因为这个原因，这种电路的实际应用较少。,2023/9/27,单端正激式电路原理,其变压器起隔离和变压的作用，在输出端要加一个电感器（续流电感）起能量的储存及传递作用，变压器初级需有复位绕组。在实际使用中，此绕组一般用RCD吸收电路取代，如果芯片的辅助电源用反激供给则也可削去调整管的部分峰值电压（相当一部份复位绕组）。输出回路需有一个整流二极管D1和一个续流二极管D2。由于其变压器使用无气隙的磁芯，故其铜损较小，变压器温

7、升较低。并且其输出的纹波电压较小。,2023/9/27,单端正激式两个重要公式,开关管的峰值电流：Ip=2.8Pout/Vinmin开关管承受的峰值电压：Vsw=2Vin,2023/9/27,单端正激式工作原理,2023/9/27,单端正激式工作原理,2023/9/27,单端正激式波形,2023/9/27,单端正激式工作原理5,复位绕组说明：开关闭合时，W3和D3使励磁为零，W3电流下降到零的时间trst；开关关断时，其时间必须大于trst，以保证下次开关（励磁为零），变压器得到可靠的复位；trst=（N3/N1）Ton 此时输入与输出电压比为：Uo/Ui=（N2/N1）Ton/T=（N2/N

8、1）Dmax 此时开关管承受的电压为：Us=（1+N1/N3）Ui 此时开关管承受的峰值电流为：Ip=6.2Pout/Vin,2023/9/27,推挽拓扑基本电路,2023/9/27,大家认为这是不是推挽电路?,2023/9/27,推挽电路工作原理,其变压器T1起隔离和传递能量的作用。在开关管Q1开通时，变压器T1的Np1绕组工作并耦合到付边Ns1绕组，开关管Q关断时Np向Ns释放能量；反之亦然。在输出端由续流电感器Lo和D1、D2付边整流电路。开关管两端应加一RC组成的开关管关断时所产生的尖峰吸收电路,2023/9/27,推挽电路工作特点,在任何工作条件下，调整管都承受的两倍的输入电压。所以

9、此电路多用于大功率等级的DC/DC电源中，这样才有利于选材料。此电路与半桥式变换器一样，也存在一定的磁偏问题,2023/9/27,推挽工作方式重要公式,开关管的峰值电流：Ip=Pout/DmaxVinmin,2023/9/27,推挽式工作（模式1）,2023/9/27,推挽式工作（模式2）,2023/9/27,推挽式工作（模式3）,2023/9/27,推挽式工作（模式4）,2023/9/27,推挽式工作原理说明,在一个周期内有4个开关状态，其中2和4是完全相同的，这两个S1和S2是交替导通的，会在W1和W1上形成相位相反的交流电压；1）S1通，D1通，L电流上升；2）S2通，D2通，L电流上升

10、；3）S1和S2都断，D1和D2都通，各分担一半的电流，L电流下降，S1和S2承受的关断电压为2Ui；,2023/9/27,推挽式工作原理波形图,2023/9/27,推挽式工作原理波形图说明,1）t0-t1：S1通，D1通，电流通过W2-D1-L1-R1，电感电流上升；2）t1-t2：所有开关断开，W1电流为零，电感经过D1、D2续流，各占电感电流的一半，电感L上的电流逐渐下降；3）t2-t3：S2通，D2通，电流通过W2-D2-L1-R1，电感电流上升；4）t3-t4：过程与2）相同。推挽式电源特征：MOS管要承受两倍的峰值电压；变压器要存在磁饱和的问题；,2023/9/27,半桥式,202

11、3/9/27,半桥式工作原理示意图,2023/9/27,半桥式工作原理示意图,2023/9/27,半桥式工作原理示意图,2023/9/27,半桥式工作原理示意图,2023/9/27,半桥式工作原理说明,工作原理：变压器的一次侧两端分别接电容C1、C2、和S1、S2相连，C1和C2的电压分别为Ui/2；S1和S2交替导通，使变压器一次侧形成幅值为Ui/2的交替电压，改变占空比Dmax，可以改变二次整流电压Ud的平均值，从而改变输出电压Uo，S1和S2断开承受的电压为Ui。,2023/9/27,半桥式工作原理波形,2023/9/27,半桥式电源的特征,由于电容C的隔直，这样开关不对称导通时间造成原

12、边电压的直流分量有制动平衡的作用，因此电路不易发生变压器偏磁和直流饱和问题；为造成开关管同时导通损坏开关管，占空比Dmax应小于50%；此拓扑形式变压器利用率高，没有偏磁；此拓扑可以做到上百瓦数千瓦的电源；但此电路为得到相同的功率，则开关管需流过2倍的电流。,2023/9/27,半桥式两个重要公式,原边峰值电流：Ip=3.13Pout/Vinmin 原边电流的有效值；Irms=2.79Pout/Vinmin,2023/9/27,全桥式,2023/9/27,全桥式电路两个重要公式,原边峰值电流：Ip=1.56Pout/Vinmin 原边电流的有效值：Irms=1.4Pout/Vinmin,2023/9/27,几种常用的电路形式,电路 功率 复杂程度1、RCC 1-40W 低；2、反激 1-100W 低；3、正激 1-200W 中；4、推挽 200-500W 中；5、半桥 200-500W 高；6、全桥 500-2000W 很高。,2023/9/27,各种不同的间接直流变流电路的比较,2023/9/27,课后作业：,请学员在下次上课时，找一款全桥式电路原理图。,