最近重新翻看了《開關電源設計》[美 Abraham I. Pressman, Keith Billings, Taylor Morey著 ],這本堪稱二十幾年來業界公認最權威的電源設計指導著作,每次都能在我對電源設計感到迷惑時給我最本質的知識傳遞!
本篇要提到的是關于反激變壓器設計時的一個認知問題——在設計“反激變壓器”時,我們有一個思維定勢,即設計者把其當成真正的變壓器來設計!而實際上,反激變壓器初次級電壓并不相關,次級繞組電壓只與負載有關!
反激變換器的基本電路如下圖所示:
當Q1導通時,所有的整流二極管都方向截止,輸出電容給負載供電。
T1相當于一個純電感,流過Np的電流線性上升,達到峰值Ip;
當Q1關斷時,所有繞組電壓反向,此反激電壓使輸出二極管進入導通狀態,同時初級存儲能量傳送到次級,提供負載電流,同時給輸出電容充電(若次級電流在下一個周期開始前下降到零,則電路工作于斷續模式)
變壓器特性
對于變壓器,初級繞組上施加一定的電壓,次級繞組上就可以得到相應的電壓,電壓比率與匝比相同,與輸出電流無關,其中一個很重要的特性就是初級與次級同時導通,集電流從初級繞組的正極性流進,則同時從次級繞組的正極性流出。
“反激變壓器”其實是電感
對于反激變換器,開關管導通期間,電流流進變壓器的初級繞組,而此時次級二極管不導通,故次級無電流流過,當開關管關斷時,初級電流停止,所有繞組電壓反向,使得輸出二極管導通并流過電流。
在導通與關斷的過程中,反激變換器的初次級繞組在不同的時刻導通并流過電流。對于這種不止一個繞組的電感,其工作原理是:初級與次級安匝比守恒(而不是像真正的變壓器一樣,電壓比守恒)。
例如,初級繞組100匝,開關管Q1關斷時的峰值電流為1A,存儲在初級的安匝數為100安匝,這個數值必須等于次級的安匝數,若次級繞組為10匝,則電流應為10A,同樣,1匝的次級繞組將會有100A的峰值電流,1000匝則對應于0.1A的峰值電流。
也正因為如此,反激變換器的初次級繞組電壓并不相關,次級繞組電壓只與負載有關,假如該輸出10A電流的次級繞組與100Ω的負載相連,則可以在次級得到不可思議的1000V電壓,這也是反激變換器在高壓應用場所得到普遍應用的原因,這同時也說明了次級不得開路,否則會導致半導體器件損壞。當次級幾個繞組同時導通時,則所有的次級繞組的安匝數之和與初級安匝數守恒。
因此,反激變壓器的設計中,記住你不是在設計一個變壓器,而是有著多繞組的扼流圈!
責任編輯:haq
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