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反激式轉(zhuǎn)換器
閱讀�10805�(shí)間:2011-05-31 22:16:13

  反激��(zhuǎn)換器又稱單端反激式或“BUCK-BOOST”轉(zhuǎn)換器,因其輸出端在原邊繞組關(guān)斷時(shí)獲得能量故而得�。反激式轉(zhuǎn)換器廣泛用于隔離� DC/DC �(yīng)�.

基本原理

  在反激變換器拓?fù)渲校_�(guān)管導(dǎo)�(shí),變壓器儲存能量,負(fù)載電流由輸出濾波電容提供;開�(guān)管關(guān)斷時(shí),變壓器將儲存的能量傳送到�(fù)載和輸出濾波電容,以�(bǔ)償電容單�(dú)提供�(fù)載電流時(shí)消耗的能量�

特點(diǎn)

  a、電路簡單,能高效提供多路直流輸�,因此適合多組輸出要��

  b、輸入電壓在很大的范圍內(nèi)波動(dòng)�(shí),仍可有較穩(wěn)定的輸出,目前己可實(shí)理交流輸�85-265V�,無需切換而達(dá)到穩(wěn)定輸出的要求�

  c、變壓器匝數(shù)比值小;

  d、轉(zhuǎn)換效率高,損失小�

工作模式

  1工作模式介紹

  反激變換器分兩種工作模式:DCM和CCM,實(shí)際工作時(shí)一般都跨越這兩種工作模��

 ?�?)、電感電流不連續(xù)模式DCM(Discontinuous Inductor Current Mode)或稱“完全能量轉(zhuǎn)換� :Ton�(shí)儲存在變壓器中的所有能量在反激周期(Ton)中都轉(zhuǎn)移到輸出��

 ?�?)、電感電流連續(xù)模式CCM(Continuous Inductor Current Mode)或稱“不完全能量�(zhuǎn)換� :儲存在變壓器中的一部分能量在Toff末保留到下一�(gè)T

  On周期的開��

  �(dāng)變換器輸入電壓Vin在一�(gè)較大范圍�(nèi)�(fā)生變�,或是負(fù)載電流Il在較大范圍內(nèi)變化�(shí),必然跨越這兩種工作方�,因此反激式轉(zhuǎn)換器要求在DCM/CCM都能�(wěn)定工�。但在設(shè)�(jì)上是比交困難的,通常采用DCM/CCM臨界狀�(tài)作設(shè)�(jì)基準(zhǔn),并配以電流模式控制PWM的方法來�(shè)�(jì)��

  在穩(wěn)定狀�(tài)�,反激變壓器磁通增量Δ∮在Ton�(shí)的變化必須等于在toff�(shí)的變化,否則會造成磁芯飽和。故Δ�=Vin*Ton/Np=Vs*Toff/Ns,即變壓器原邊繞組每匝的伏�/秒值必須等于副邊繞組每匝的伏特/秒��

  故根�(jù)變壓器伏秒平衡原�,可推導(dǎo)出DCM/CCM工作模式下的輸出電壓�(jì)算公式:Vin*DT=nVo*(1-D)T

  2兩種工作模式的區(qū)�

  由DCM與CCM的電流波形可以看出:DCM狀�(tài)下在開關(guān)管導(dǎo)通期�,能量完全轉(zhuǎn)移中波形具有較高的原邊峰值電�,這是因主初級電感值Lp相對較低之故,使Lp急劇升高,其�(fù)面影響是增加了繞組損耗和輸入濾波電容器的紋波電流,從而要求開�(guān)管必須具有高電流承載能力,方能安全工作�

  在CCM工作狀�(tài)�,原邊峰值電流較低,但開�(guān)管在�(dǎo)通時(shí)有較高有漏極電流�,因此導(dǎo)致開�(guān)管高功率的消�,同�(shí)為達(dá)到CCM,就需要有較高的變壓器原邊電感值Lp,由于要在變壓器磁芯中儲存的殘余能量則要求變壓器的體積較DCM�(shí)要大,而其它系�(shù)是相等的�

  綜上所�,DCM與CCM的變壓器在設(shè)�(jì)�(shí)是基本相同的,只是在原邊峰值電流的定義有些區(qū)別(CCM�(shí)Ip=Imax-/Imin��

�(shè)�(jì)注意事項(xiàng)

  1、儲能能力:�(dāng)變壓器工作于CCM方式�(shí),由于出�(xiàn)了直流分�,需要加氣隙,使磁化曲線向H軸傾�,從而使變壓器能承受較大的電�,傳遞更多的能量�

  P=fxVe∫br H dB(Ve:磁芯和氣隙的有效體積)或P=1/2LP(Imax?-Imin?)(Imax、Imin:為導(dǎo)通周�、始端相�(yīng)的電流�)

  2、電感值Lp:電感Lp在變壓器�(shè)�(jì)初期不作重點(diǎn)考量,因?yàn)長p只影響開�(guān)電源的工作方�,故此一參數(shù)由電路工作方式要求作�(diào)�。Lp的值與變壓器損耗最小值是一致的,如果設(shè)�(jì)所得Lp�,又要求以CCM方式工作,則剛巧合適。而若需以DCM方式工作�(shí),則只能用增大氣�,降低Lp來達(dá)到要�,這樣才不會使變壓器偏離設(shè)�(jì)�

  3、原、副邊繞組每匝伏�(shù)�(yīng)保持相同:設(shè)�(jì)�(shí)往往會遇到副邊匝�(shù)需由計(jì)算所得分?jǐn)?shù)匝取整,而導(dǎo)致副邊的每匝伏數(shù)低于原邊每匝伏數(shù),因而引起副邊的每匝伏秒值小于原邊,為使其達(dá)到平衡就必須減小ton�(shí)�,用較長的時(shí)間來傳輸電能到輸出端.即要求導(dǎo)通占空比D小于0.5.使電路工作于DCM模式。但在此需注意:若Lp太大,電流上升斜率小,ton�(shí)間又短(<50%�,很可能在ton�(jié)束時(shí),電流上升值不�,出�(xiàn)電路沒有能力去傳遞所需功率的現(xiàn)�。這一�(xiàn)象是因變壓器自我功率限制之故,可通過增加氣隙和減小電感Lp,使自我限制作用不會�(chǎn)生來然解決此問題�

  4、反激變換器的主功率管需加吸收電�,用于吸收開�(guān)管在反激�(shí)的電壓尖峰�

  主管吸收電容的空值計(jì)算公式:

  C=Id*(tr+tf)/Vds

  主管吸收電阻的阻值計(jì)算公式:

  R=Ton/3C

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