在正激电路中,变压器绕组 和二极管 组成复位电路。下面简单分析其工作原理。
开关S关断后,变压器励磁电流通过绕组 和 流回电源,并逐渐线性地下降为零。从S关断到绕组 的电流下降到零所需的时间 见式2-1。S处于断态的时间必须大于 ,以保证S下次开通前励磁电流能够降为零,使变压器磁心可靠复位[2]。 (2-1)
在输出滤波电感电流连续的情况下,即S开通时电感L的电流不为零,输出电压与输入电压的比为
如果输出电感电流不连续,输出电压U0将高于式2-2的计算值,并随负载减小而升高,在负载为零的极限情况下, 。
正激电路的优点在于电路比较简单,成本低,可靠性高,而且驱动电路简单;缺点是变压器单向励磁,利用率低。它的功率范围是几百瓦到几千瓦,应用领域是各种中、小功率电源。
2。2。2 反激电路工作原理
反激式开关电源的电路结构比较简单,在小功率电路中应用非常广泛,反激式开关电源有三种工作模式:连续模式、非连续模式以及临界模式。在非连续工作模式中,功率管零电流开通,开通损耗小,而副边二极管零电流关断,可以不考虑反向恢复问题,对EMC会有一些好处[3]。
以单端反激式开关电源为例介绍其原理。单端反激开关电源采用的是稳定性很好的双环路反馈的控制系统,所以它可以通过开关电源的PWM迅速调整脉冲占空比,从而在每一个周期内对前一个周期的输出电压和低级线圈充磁峰值电流进行有效调节,达到稳定输出电压的目的。这种反馈控制电路的最大特点是:在输进电压和负载电流变化较大时,具有更快的动态响应速度,自动限制负载电流,补偿电路简单。反激电路原理如图2-3所示。
图 2-3 反激电路原理图
反激电路中的变压器起着储能元件的作用,可以看作是一对相互耦合的电感。S开通后,VD处于断态,绕组 的电流线性增长,电感储能增加;S关断后,绕组 的电流被切断,变压器中的磁场能量通过绕组 和VD向输出端释放。S关断后的电压为 。
反激电路可以工作在电流断续和电流连续两种模式:
如果当S开通时,绕组 中的电流尚未下降到零,则称电路工作处于电流连续模式。
如果S开通前,绕组 中的电流已经下降到零,则称电路工作处于电流断续模式。
当工作处于电流连续模式时 (3-1)
当电路工作在断续模式时,输出电压高于式3-1的计算值,并随负载减小而升高,在负载为零的极限情况下, ,这将损坏电路中的元件,因此反激电路不应工作于负载开路状态。
反激电路的优点在于电路非常简单,成本很低,可靠性高,驱动电路简单;缺点在于难以达到较大的功率,变压器单向励磁,利用率低。它的功率范围是几瓦到几百瓦,应用领域为小功率电子设备、计算机设备、消费电子设备电源。所以在本次设计中采用反激式开关电源。
2。3 拓扑结构选择来自优I尔Y论S文C网WWw.YoueRw.com 加QQ7520~18766
电路最大功率为150W,除了主体部分外,系统还要给前端PWM控制电路,后端风扇驱动电路和过压限流电路提供辅助电源,各路模块之间需要变压器和光耦合器进行隔离,因此需要一个多路输出电源。
图 2-4 单端反激式变换器示意图
如图2-4所示,为充电器电路总体工作示意图。主拓朴结构由以下几个部分组成,隔离变压器T、开关管VT、驱动电路、输出部分等。当加到初级功率开关管VT的驱动信号为高电平使开关管开通时,通过整流滤波后的直流输入电压E加到原边绕组Np两端,由于电磁感应原理,此时因次级绕组感应电压为上端负,下端正,使整流管VD反向偏置而截止,能量被储存在初级电感中,当VT受驱动脉冲信号低电平而截止时,原边绕组Np两端电压由于电磁感应而极性反相,使次级绕组电极相位感应而发生变化,后端整流管由于正向偏置而导通,同时电磁能通过变压器耦合向次级绕组负载传递释放。因此,单端反激式变换器由于开关管导通,将流过的电能转换成磁能存储在初级电感上,是一种将电能转换成磁能的过程,当它截止时又将电能传递给负载。高频变压器在开关电源能够将高压端和低压端隔离开来,防止触电,同时将电能转换为磁能储存起来。