一.我們先來認識一下反激變換器
1.反激基本電路:
2.工作原理:
變壓器的一次和二次繞組的極性相反,這大概也是Flyback名字的由來:a.當開關管導通時,變壓器原邊電感電流開始上升,此時由于次級同名端的關系,輸出二極管截止,變壓器儲存能量,負載由輸出電容提供能量。b.當開關管截止時,變壓器原邊電感感應電壓反向,此時輸出二極管導通,變壓器中的能量經由輸出二極管向負載供電,同時對電容充電,補充剛剛損失的能量。
3.反激電路的演變:
可以看作是隔離的Buck/Boost電路:
4.在反激電路中,輸出變壓器T除了實現電隔離和電壓匹配之外,還有儲存能量的作用,前者是變壓器的屬性,后者是電感的屬性,因此有人稱其為電感變壓器,有時我也叫他異步電感。二.Flyback的工作模式:1.DCM(discontinuous current mode)&CCM(continuous current mode)根據次級電流是否有降到零,反激可以分為DCM和CCM兩種工作模式。兩種模式有其各自的特點。下面兩種工作模式時的波形(理想波形)。
反激變換器工作在CCM下的各個波形
反激變換器工作在DCM下的各個波形
3.工作模式:
1)電壓電流波形2)用電感變壓器模型來標示工作工作過程;也可以原副邊分開討論,用電壓源來代替中間的轉換。
4.波形震蕩的來源:
1)開關管關斷時的震蕩來源于漏感;
2)斷續時的震蕩,主要原邊電感了,因沒有了反射電壓嵌位。我們可以把反射電壓當作一個電壓源.
5.實際不理想時開關管所承受的電壓是什么樣的那?
a.(1)開關管電壓分為幾部分:
Vds=VDC+VRo(N*Vo)+Vlk
b.(2)VDC沒有什么好解釋的;VRo是因原邊開關管關斷副邊二極管導通,輸出電壓通過變壓器反映到原邊的電壓(N*Vo);除了變壓器制約住的電壓還有制約不住的漏感電壓Vlk,既然是漏感電壓,當然和變壓器的漏感有關系了。這個電壓是我們討厭的!
c.(3)如果來限制漏感電壓那?RCD吸收鉗位電路,利用電容吸收,靠二極管鉗位,通過電阻把漏感能量消耗掉。設計的原則是讓RCD能夠消耗掉漏感能量,發揮該有的作用,但又不能過猛成為原邊一個吃激磁電感能量負載。
6. 變壓器 ,電壓電流波形,二極管反向恢復:
1)反激的變壓器與其說是變壓器莫如說是電感,但我們又不能否認它是變壓器;
2)變壓器都會存在或多或少的漏感,相對于原邊變存在,相對于復邊亦存在;
3)電壓波形的兩處震蕩:
a.CCM模式時,只有開關管關斷時,由于漏感引起的震蕩(Lk和C);b.DCM模式時,還有副邊電流為零,原邊電感失去NVo嵌位,引起震蕩(Lm和C);
c.所有的震蕩,甚至包含功率轉換的基本開關,都是EMI的來源;
5)同時,我們知道二極管存在反向恢復問題:
a.CCM模式,會有該問題;
b.DCM模式,因電流已將到零了,所以基本不存在這個問題;
三.再談Vds:
Vds=VDC+VRo(n*Vo)+Vlk;
這個公式我再談兩點:
a.如果還考慮到副邊整流管的壓降,應該是n*(Vo+VDsec);因VDsoec很小,忽略了,前提是n不大時。
b.在我們設計時,輸入電壓和輸出電壓是定下來,我們無能為力,但是匝比是我們自己設計的。有時候,我們為了遷就選擇標準的管子,我們電壓偏高時,就要來輕微的調整匝比來滿足我們的設計。
四.再談一下斷續和連續的問題:1.原副邊的制約關系:a.Uo=D/(1-D)Vin這是Flyback的電壓制約公式,這里沒有負載參數,說明理論上輸出電壓不受負載影響,這個最經常出現的公式只是在CCM下成立的奧。b.如果在DCM模式下,原邊與副邊靠的功率守恒來制約,這樣輸出電壓的公式為:Vo=VinTon*Sqrt(R0/2TLp)輸出電壓與負載大小有關系,電壓與負載成反比,因此原則上開環不能空載運行的哈,不要忘了呀。2.斷續和連續的真實波形是怎樣的那?其實反激真是很神奇的一個拓撲,簡單而又十分高深;對于最基本的問題,我也是了解了其中的30%而已。小功率機種Flybck真是最佳選擇,多小那?在LLC沒有被人們掌握好之前,200W都有用的,現在75W以上的人們開始考慮用LLC了,效率卻是做得更好。3.在開關管關斷時有來源于漏感的震蕩;在轉入DCM時也有震蕩,但這個震蕩是主電感在震蕩了。我有時根據這個震蕩來判斷你是DCM還是CCM,這是我自己所采用的方法,不知道對不對哈。五.再談Flyback的變壓器1.在反激電路中,輸出變壓器T除了實現電隔離和電壓匹配之外,還有儲存能量的作用,前者是變壓器的屬性,后者是電感的屬性,因此有人稱其為電感變壓器,有時我也叫他異步電感。2.Flyback電路沒有輸出濾波電感,或者更準確的說反激可以沒有輸出濾波電感,用蔡明的話來講,這是為什么那?我得理解是因第一條,實際上在電流回路中已經有了電感了,所以可以不在有;3.Flyback的變壓器要存儲能量,這不是變壓器的屬性,這是電感的屬性;變壓器要存儲能量,所以變壓器一般要開氣息;有的朋友可能對我前面的話不理解,存儲能量和氣息有什么關系那?是因一旦開了氣息,能量主要保存在氣息中。六.
七。反激變換器的基本原理和特征聊完了;該聊聊具體的術了:先聊變壓器,我的水平聊這個東東,有些難度呀:淺淺的聊聊吧:一.匝比,感量(以連續和斷續的臨界模式為例):1.我在前邊在分析開關管關斷電壓時,談過要關心匝比對此的影響,你結合希望的D定下來一個合適的匝比哈;匝比定下,就是N了,這個不多講了。2.變壓器感量怎么確定求取那?先推到公式:a.求D:D=N*Vo/(Vin+N*vo) 搞定D;b.還得搞定一個Ipeak這個東西,峰值電流:利用功率守恒這個法寶吧:Ipeak*(1-Krp/2)*D=(Pin=(Po/K))/Vin;Ipeak搞定;這里邊有個這東西Krp,在這里等于1了,這個東西是一顯得很專業的東西,其實沒有什么玄機了。一個很簡單的東西,有時要搞得復雜,呵呵;c.求原邊感量:先來回憶你很熟悉很熟悉的兩個公式:E=N*di fan/dt 就是那個公式了,我就不仔細編輯了哈,電磁感應定律你懂的;還有一個你更懂得,電感公式E=Ldi/dt ;好了哈,聯立了:
6.副邊的電流大家自己推吧哈 ;九.開關頻率fs:(1)開關頻率fs=1/(ton+toff):ton=I_P*L/Vin;toff=I_P*L/(N*Vo);(2)更精細的計算應該加上VDS的上升和下降時間:t_Lleak=Cp*VDS/I_P;t_w=pi*sqrt(Cp*Lp);fs=1/(ton+toff+t_Lleak+t_w)十一.我們再談談Flyback變壓器開氣息的目的哈:先看圖,我發現圖是最直接的展現形式,不信,您看:
十二.關于電流我想再嘮叨兩句:給大家一個圖形哈,圖形最直觀;大家對平均值,峰值,等一看圖形就知道了:
電路的損耗和什么相關那?有效值;我解釋一下,有效值的最基本概念(初中):定義:時變量的瞬時值在給定時間間隔內的均方根值;怎么算?:需要大學里學的積分了,把瞬時值表達出來,根據定義進行運算積分求得。簡單吧,技術的本身應該是簡單的;
電流熱效應
有效值是根據電流熱效應來規定的,讓一個交流電流和一個直流電流分別通過阻值相同的電阻,如果在相同時間內產生的熱量相等,那么就把這一直流電的數值叫做這一交流電的有效值。
-
變壓器
+關注
關注
159文章
7462瀏覽量
135134 -
變換器
+關注
關注
17文章
2097瀏覽量
109264 -
反激電路
+關注
關注
7文章
44瀏覽量
21942
原文標題:漫談反激變換器
文章出處:【微信號:dianyuankaifa,微信公眾號:電源研發精英圈】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。
發布評論請先 登錄
相關推薦
評論