第7 8课 反激变换器的设计

反激变换器

内容： 基本原理 反激变换器断续模式

反激变换器连续模式 RCC变换器

反激变换器基本电路I1 I2

1. 基本原理

在开关S导通时间，输入电压Ui加在变压器T初级， 同名端 ‘ ’ 相对异名端为负，次级二极管D反偏 截止。初级电流线性上升(线性电感),变压器作 为电感运行: di A dB

U i L1

1

dt

N1

e

dt

即 di1 U i dt L1

Ui dB 或 dt N1 Ae4

当功率管关断时，变压器所有线圈感应电势 ‘ ’为正，次级二极管D正偏导通，磁芯磁通不 能突变，磁势不变，满足以下关系，作为变压器 运行

i2 p N 2 N1I1 p

当i1下降到零，i2达到最大，然后将导通期间存 储在磁场能量传输到负载，次级感应电势

Ae dB di2 U o L2 N2 dt dt则次级电流线性下降

Uo di2 dt L2

2.断续工作模式在功率开关S再次导通前，次级电流下降到零的 工作模式称为断续模式.电路进入稳态，输出电 压稳定U0I1p Tof

I2pIo t

Iit

Ton

TR

(1)

当功率开关导通(Ton)时，次级二极管截止，

有di 1 U i I 1 p dt L1 Ton或U iTon U i D I1 p L1 L1 f

在导通期间，初级存储的能量W L1 I12p

2 稳态时，输入功率为

Pi Wf

L1 fI 12p 2

Po

(2)

截止时，次级电流以斜率Uo/L2下降，在TR(<Tof ) 下降到零，将式(1)代入式(2),得到输出功 率为 2

(Ui D ) Po 2 fL1

(3)9

电路特点 反激变换器是输出与输入隔离的最简单的变

换器。输出滤波仅需要一个滤波电容，不需 要体积、重量较大的电感，较低的成本。尤 其在高压输出时，避免高压电感和高压续流 二极管。Ui L Uo S S10

Ui

D

Uo

功率晶体管零电流开通，开通损耗小。而二极 管零电流关断，可以不考虑反向恢复问题。

I1p Tof I2p Io t11

Ii

D=Ton/T

Ton

TR

输入平均电流是其峰值电流的D/2。如果

D=0.5,Ii=I1p/4。很高的初级峰值电流要选择 比连续模式大得多电流定额功率管，适用于 高的输入电压(>100V)和较小输出功率。 同时关断损耗很大，漏感对效率影响大。

次级峰值电流高,当要求较小的输出纹波电压时， 这样高的峰值电流需要很大的输出滤波电容。同 时电容的交流有效值应满足电路要求。为了减少 输出纹波，这样极高的电流脉冲需要许多铝或鉭 电容并联，除非运用较贵的叠层电容。 在关断时，初级峰值电流向次级转换，大的阶跃 次级峰值电流流入电容，在电容的ESR、ESL上 引起很窄尖峰(脉宽通常<0.5µ s,取决于上升时 间)。附加LC滤波问题和电容失效。

低输入电压和低输出电压情况下，输出功率受 到限制，初级和次级电感太小，生

产困难。否 则降低开关频率。

L1

U

' i min

Dmax T 2 fPo'2

例如：U'imin=10V,D=0.5,f=250kHz,P’o=50W,

L=1μH

漏感影响-不可避免 a. 多路输出交叉调节问题。虽然理论上反激变

换器没有输出滤波电感，只有输出电容，相当 于电压源，只要一路稳定，多路输出的其余各 路基本上(除二极管压降)按匝比稳定输出， 但由于漏感存在，产生交叉调节问题。Ui N1 N2Uo1

U o2SN3 Uo2

N3 U o1 N215

b. 为了减少漏感引起的电压尖峰，可在变压器 初级并联稳压管或RCD电路吸收漏感能量。以 稳压管箝位电路为例来说明漏感对损耗的影响。