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反激式轉換器工作原理,拓撲結構介紹
  • 發布時間:2023-05-12 17:58:07
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反激式轉換器工作原理,拓撲結構介紹
反激式轉換器也稱之為電源轉換器,它將交流電轉換為直流電,並在輸入和輸出之間進行電流隔離。它在電流流過電路時儲存能量,並在斷電時釋放能量。它使用了一個相互耦合的電感器,並用作降壓或升壓變壓器的隔離開關轉換器。
反激式轉換器設計非常簡單,包含反激式變壓器、開關、整流器、濾波器等電氣元件,以及驅動開關和實現調節的控製裝置。
其電路設計如下圖所示:
反激式轉換器
開關用於接通和關斷初級電路,可以使變壓器磁化或退磁。來自控製器的PWM信號控製開關的操作。在大多數反激變壓器設計中,FET、MOSFET或基本晶體管用作開關。
整流器對次級繞組的電壓進行整流以獲得脈動直流輸出,並將負載與變壓器的次級繞組斷開。電容器過濾整流器輸出電壓並根據所需應用增加直流輸出電平。
反激變壓器用作存儲磁能的電感器,它被設計為一個雙耦合電感器,用作初級和次級繞組,並且以接近50KHz的高頻率工作。
關係式推導
有必要考慮匝數比、占空比以及初級和次級繞組電流的反激轉換器關係式計算。因為匝數比可能會影響流經初級和次級繞組的電流以及占空比。當匝數比高時,占空比也變高,通過初級和次級繞組的電流減小。
由於電路中使用的變壓器是定製類型,因此目前不可能獲得具有匝數比的完美變壓器。所以,通過選擇具有所需額定值且更接近所需額定值的變壓器,可以補償電壓和輸出的差異。
此外,還應該考慮其它參數,例核心材料、氣隙的影響和極化。下麵討論通過考慮開關位置的反激式轉換器關係式計算。
1、當開關打開時:
Vin – VL – Vs = 0。
在理想條件下,Vs = 0(電壓降),那麽Vin – VL = 0、VL = Lp di/dt、di = (VL / Lp) x dt。
由於VL = Vin,所以di = (Vin / Lp) x dt。
通過在兩邊應用集成,可以得到初級繞組上的電流為:Ipri =( Vin. /Lp )Ton。
初級繞組中存儲的總能量為:Epri = ? Ipri 2 X Lp。
其中Vin=輸入電壓、Lp=初級繞組的電感或初級電感、Ton=開關打開的時間。
2、當開關關閉時:
VL(次級) – VD – Vout = 0。
在理想條件下,麻豆国产一区電壓降為零,所以VL(次級)– Vout = 0,VL(次級)= Vout,VL = Ls di/dt,di = (VL 次級 / Ls) / dt。
由於VL次級=Vout,因此di = Vout / Ls) X dt。
通過應用集成,可以得到:Isec = (Vsec/Ls) (T – Ton)。
轉移的總能量表示為:Esec = ?[(Vsec/Ls). (T – Ton) ]2. Ls
其中Vsec =次級繞組中的電壓 = 負載處的總輸出電壓、Ls=次級繞組的電感、T=pwm信號周期、Ton=開啟時間。
工作原理
從上圖中可以很容易知道反激式轉換器的工作原理,其工作原理基於開關模式電源(SMPS)模式。
當開關處於ON位置時,輸入和負載之間沒有能量傳輸。總能量將存儲在電路的初級繞組中。這裏漏極電壓Vd=0,電流Ip通過初級繞組。能量以變壓器磁感的形式存儲,電流隨時間線性增加。然後麻豆国产一区變為反向偏置,沒有電流流向變壓器的次級繞組,總能量存儲在輸出端使用的電容器中。
當開關處於關閉位置時,由於磁場的作用,通過改變變壓器繞組的極性,能量被傳遞到負載,整流電路開始對電壓進行整流。核心中的總能量將被轉移到負載將被整流,並且該過程將繼續,直到核心中的能量耗盡或直到開關打開。
反激式拓撲結構
反激式轉換器拓撲結構適應性強、靈活、簡單且主要使用SMPS(開關模式電源)設計,具有良好的性能特性,可為許多應用帶來優勢,其性能特征如下圖所示。
反激式轉換器
上述波形顯示了反激變壓器初級和次級繞組的突變和反向電流。輸出電壓將通過調整初級繞組占空比的開/關動作來調節,並且可以通過使用反饋來隔離輸入和輸出,或者在變壓器上使用額外的繞組。
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