單端反激式開關(guān)電源研究與設(shè)計(jì)

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假設(shè)次級(jí)電壓為20V，100W輸出功率時(shí)次級(jí)平均電流為5A。次級(jí)導(dǎo)通時(shí)間為10μs，一個(gè)周期為20μs，那么這10μs里次級(jí)平均電流為10A，峰值電流為20A。不考慮二極管壓降和能耗，峰值電流紋波達(dá)到了20A之大，這也說明不連續(xù)模式為何限制于小功率應(yīng)用場(chǎng)合。然而，如果輸出電壓更大，例如1000V的話，峰值電流則達(dá)到400mA。

次級(jí)電感可以像初級(jí)一樣計(jì)算，di=20V，dt=10μs，di/dt=2A/us，Vs=20V，那么次級(jí)電感為10μH。由于初級(jí)為160μH、40匝，電感比為N的平方，因此次級(jí)10匝正好為10μH。次級(jí)匝數(shù)越小，電流降到零所需時(shí)間就越少，越容易進(jìn)入不連續(xù)模式，同時(shí)也增加了次級(jí)的峰值電流。

為了使輸出電壓穩(wěn)定，對(duì)選擇的一路輸出閉環(huán)控制環(huán)路，調(diào)整占空比使輸出電壓在輸入電壓擾動(dòng)和減載時(shí)保持穩(wěn)定。增加負(fù)載超出100W時(shí)將使電路進(jìn)入連續(xù)模式。這種情況時(shí)變壓器和控制環(huán)的設(shè)計(jì)都變得更復(fù)雜，因?yàn)樗肓擞野肫矫媪泓c(diǎn)和直流成分。如果控制環(huán)失效，輸出電壓將失控而升得很高，因此，需要加入過壓保護(hù)的預(yù)防措施。

為了使設(shè)計(jì)最優(yōu)化，應(yīng)當(dāng)在滿載時(shí)計(jì)算磁芯損耗和銅損。它們應(yīng)當(dāng)接近，如果需要的話，可以調(diào)整選擇的磁密和匝數(shù)來獲得這種平衡。

最后進(jìn)行變壓器線圈的繞制。初級(jí)應(yīng)當(dāng)占據(jù)小于50%區(qū)域，剩余的空間留給次級(jí)?？梢詭坠杉?xì)線并繞以減小集膚效應(yīng)。

當(dāng)開關(guān)管關(guān)斷時(shí)，初級(jí)電流必須與次級(jí)交換。漏感將阻止這種交換，并造成大的尖峰電壓，因此需要增加吸收裝置，圖中R3、C4和D2組成RCD吸收回路，另外隔行繞制初級(jí)和次級(jí)線圈可以減少漏感問題。

4 結(jié)語

本文分析了反激變換器的兩種工作模式。從電路具體工作原理入手、針對(duì)實(shí)例分析了不同于正激電路的設(shè)計(jì)方法，即從變壓器電感特性出發(fā)。雖然無論仿正激電路設(shè)計(jì)方法、變壓器電感特性設(shè)計(jì)方法、還是等量守恒法都可以計(jì)算出電路參數(shù)，但依據(jù)變壓器電感特性進(jìn)行設(shè)計(jì)無疑是對(duì)反激變換器的最本質(zhì)理解。

參考文獻(xiàn)：

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