反激式開關(guān)電源設計的思考

1、反激式開關(guān)電源設計的思考一對一般變壓器而言, 原邊繞組的電流由兩部分組成, 一部分是負載電流分量, 它的大小與副邊負載有關(guān); 當副邊電流加大時, 原邊負載電流分量也增加, 以抵消副邊電流的作用. 另一部分是勵磁電流分量, 主要產(chǎn)生主磁通, 在空載運行和負載運行時, 該勵磁分量均不變化.勵磁電流分量就如同抽水泵中必須保持有適量的水一樣, 若抽水泵中無水, 它就無法產(chǎn)生真空效應, 大氣壓就無法將水壓上來, 水泵就無法正常工作; 只有給水泵中加適量的水, 讓水泵排空, 才可正常抽水. 在整個抽水過程中, 水泵中保持的水量又是不變的. 這就是, 勵磁電流在變壓器中必須存在, 并且在整個工作過程中保持恒

2、定.正激式變壓器和上述基本一樣, 初級繞組的電流也由勵磁電流和負載電流兩部分組成; 在初級繞組有電流的同時, 次級繞組也有電流, 初級負載電流分量去平衡次級電流, 激勵電流分量會使磁芯沿磁滯回線移動. 而初次級負載安匝數(shù)相互抵消, 它們不會使磁芯沿磁滯回線來回移動, 而勵磁電流占初級總電流很小一部分, 一般不大于總電流10%,因此不會造成磁芯飽和.反激式變換器和以上所述大不相同, 反激式變換器工作過程分兩步:第一:開關(guān)管導通, 母線通過初級繞組將電能轉(zhuǎn)換為磁能存儲起來;第二:開關(guān)管關(guān)斷, 存儲的磁能通過次級繞組給電容充電, 同時給負載供電.可見, 反激式變換器開關(guān)管導通時, 次級繞組均沒構(gòu)成回

3、路, 整個變壓器如同僅有一個初級繞組的帶磁芯的電感器一樣, 此時僅有初級電流, 轉(zhuǎn)換器沒有次級安匝數(shù)去抵消它. 初級的全部電流用于磁芯沿磁滯回線移動, 實現(xiàn)電能向磁能的轉(zhuǎn)換; 這種情況極易使磁芯飽和.磁芯飽和時, 很短的時間內(nèi)極易使開關(guān)管損壞. 因為當磁芯飽和時, 磁感應強度基本不變,dB/dt近似為零, 根據(jù)電磁感應定律, 將不會產(chǎn)生自感電動勢去抵消母線電壓, 初級繞組線圈的電阻很小, 這樣母線電壓將幾乎全部加在開關(guān)管上, 開關(guān)管會瞬時損壞.由上邊分析可知, 反激式開關(guān)電源的設計, 在保證輸出功率的前提下, 首要解決的是磁芯飽和問題.如何解決磁芯飽和問題? 磁場能量存于何處? 將在下一篇文章

4、:反激式開關(guān)電源變壓器設計的思考二中討論.反激式開關(guān)電源設計的思考二“反激式開關(guān)電源設計的思考一”文中, 分析了反激式變換器的特殊性防止磁芯和的重要性, 那么如何防止磁芯的飽和呢? 大家知道增加氣隙可在相同B的情況下,IW 的變化范圍擴大許多, 為什么氣隙有此作用呢?由全電流定律可知: 由上例可知, 同一個磁芯在電流不變的條件下, 僅增加1mm 氣隙, 加氣隙的磁 感強度僅為不加氣隙的磁感應強度的4.8%,看來效果相當明顯.加了氣隙后, 是否會影響輸出功率呢? 換句話說, 加了氣隙變壓器還能否儲 原來那些能量呀? 看一下下面的例子就知道了:在“思考一”一文中已討論過, 當開關(guān)管導通時, 次級繞

5、組均不構(gòu)成 回路, 此時, 變壓器象是僅有一個初級繞組帶磁芯的電感器一樣, 母線將次級需要的全部 能量都存在這個電感器里. 如下圖1就是一個有氣隙的電感器: 圖1表示一個磁芯長為lm, 氣隙長為lg, 截面積為Ae 的磁芯, 在其上繞N 匝線圈, 當輸入電壓為Ui 時, 輸入功率為Wi: 6式右邊的積分為圖2中陰影部分面積A, 即就是說:磁場能量的大小等于磁化曲線b 和縱軸所圍成的面積大小. 圖1中, 假定磁路 各部分的面積相等, 磁芯各部分的磁場強度為Hm, 氣隙部分的磁場強度為Hg, 由 全電流定律得: 11式右邊第一項是磁芯中的磁場能量, 第二項是氣隙部分的磁場能量, 分別用 Wi 和W

6、g 表示; 那么: 圖3中, 曲線m 表示圖1電感器無氣隙時的磁化曲線, 曲線g 表示有氣隙時的磁 化曲線. 圖中, 面積Am 表示儲存在磁芯部分的磁場能量; 面積Ag 表示儲存在氣隙 部分的磁場能量. 上面講了氣隙的作用以及磁場能量在變壓器中的分布, 那么, 根據(jù)輸出功率如何選用磁芯呢? 將在反激式開關(guān)電源設計思考三中討論.反激式開關(guān)電源設計的思考三(磁芯的選取在DCM 狀態(tài)下選擇:Uin-電源輸入直流電壓Uinmin-電源輸入直流電壓最小值D-占空比Np-初級繞組匝數(shù)Lp-初級繞組電感量Ae-磁芯有效面積Ip-初級峰值電流f-開關(guān)頻率Ton-開關(guān)管導通時間I-初級繞組電流有效值-開關(guān)電源效

7、率J-電流密度 通過(3式可方便計算出反激式開關(guān)電源在電流斷續(xù)模式 時磁芯的AeAw 值, 通過查廠商提供的磁芯參數(shù)表就可選擇 合適的磁芯, 在選擇磁芯時要留一定的余量.例如:有一反激式開關(guān)電源輸出功率為10W, 開關(guān)頻率為40KHz, B為0.16T, 電流密度取4.5A/mm2磁芯選用EE 系列, 那么由公式(3可知: 考慮到實際繞線的絕緣層等的影響, 須考慮填充系數(shù)(取0.8,即:Ap = AeAw/0.8=1.7361000 / 0.8 = 2207.5通過上面計算,EE19磁芯比較接近, 考慮到輔助繞組和其他因素選擇EE20磁芯.為計算方便,(3式可修正為:Ap = AwAe = 6

8、500P0 / (BJf (4單位:P0 - 瓦特;B - 特斯拉J - 安培/平方毫米f - 千赫茲Ap - 毫米的四次方在實際使用中一定要注意公式的應用條件, 公式(4是在單端反激式開關(guān)電源電流斷續(xù)模式下推導出來的, 并且用了一系列假設:1窗口使用系數(shù)SF:0.42初級繞組面積Ap = 次級繞組面積 As3當直流輸入電壓最低時Dm=0.54電源效率= 0.85填充系數(shù)為0.8因此, 該計算值在使用中要根據(jù)實際情況酌情修正, 并且作為我們選擇磁芯的一個大致參考, 由于工藝的原因必須通過實踐驗證而最終確定.另外單端反激式開關(guān)電源中, 他激式和自激式的效率差別比較大, 一般自激式的效率比較低,

9、大概在0.7左右, 使用公式(4時要乘以(0.8/0.7=1.15進行修正.磁芯選好后, 在反激式開關(guān)電源設計過程中應該遵循的規(guī)則將在反激式開關(guān)電源設計的思考四中討論.反激式開關(guān)電源設計的思考四-反激式開關(guān)電源設計應遵循的規(guī)則由于反激式開關(guān)電源的特殊性, 在設計時要特別考慮的問題就多一些, 歸納起來有如下幾點:一、任何時刻開關(guān)管上所承受的電壓都要低于它所能夠承受的最大電壓, 并且要有足夠的安全裕量;以此為出發(fā)點, 就確定了變壓器的變化;Ucemax = Uinmax + NUo + Upk + Uy式中:Ucemax-開關(guān)管所能承受的最大電壓N-變比初級匝數(shù)Np / 次級匝數(shù)NsUin-直流輸

10、入電壓最大值Uo-輸出電壓Upk-漏感所產(chǎn)生的電壓Uy-電壓裕量此式很重要一點, 就是確定了變比N, 變比一確定一系列問題就確定下來; 比如:反射電壓:VoR NVo;占空比: D = VoR /( Vin +VoR;導通時間: Ton = DT變比一定要選擇合適, 以使電路達到優(yōu)化; 若使用雙極型晶體管對其基電極的控制很重要, 因為它影響著Vcemax 的大小:VcesVcerVceo;在ce 間承受最高電壓時最好保證be 結(jié)短接或者反偏, 此時晶體管就可承受較高的反偏電壓.二、任何時刻都應保證磁芯不飽和;由于反激式開關(guān)變壓器的特殊性, 磁芯飽和問題在反激式變換器的設計中尤為重要. 一旦磁芯

11、飽和, 開關(guān)管瞬間就會損壞. 為防止磁芯飽和反激式開關(guān)變壓器磁芯一般都留氣隙, 顯著擴大磁場強度的范圍, 但僅靠氣隙并不能完全解決磁芯飽和的問題, 由磁感應定律很容易得出: 由(1式知:磁感應強度與輸入電壓和導通時間有關(guān). 在輸入 電壓一定時, 由反饋電路保證Ton 的合適值.在工作過程中, 根據(jù)磁飽和的形式分兩種情況:一種是:一次性飽和:當反饋環(huán)路突然失控時, 在一個周期內(nèi)導通一直 持續(xù),直到過大的Ip 使磁芯飽和而使開關(guān)管立即 損壞;另一種是:逐次積累式飽和:磁芯每個周期都有置位與復位動作, 反激式開關(guān) 電源磁芯置位是由初級繞組來實現(xiàn), 磁芯復位是由 次級繞組和輸出電路來實現(xiàn). 當電路等設

12、計不當時, 每次磁芯不能完全復位, 一次次的積累, 在若干周期內(nèi)磁芯飽和. 就像吹氣不一樣, 一口氣吹破就相當磁芯一次性飽和; 每吹一次, 就排氣, 但每次排氣量都比進氣量少一點, 這樣循環(huán)幾次后, 氣球就會被撐破的; 若每次充排氣量相同, 氣球就不會破的, 磁芯也是如此, 如下圖: 磁芯從a b c 為置位, 從c d a 為復位, 每個周期都要回到a, 磁芯就不會飽和. 對于反激式開關(guān)電源的斷續(xù)模式, 磁芯復位一般是不成問題的.三、始終保持變換器工作于一個模式如CCM 或DCM; 不要在兩個模式之間轉(zhuǎn)換, 這兩種模式不同, 對反饋回路的調(diào)節(jié)電路要求也不同, 在考慮某一種模式而設計的調(diào)節(jié)電路

13、,如運行到另一模式時易引起不穩(wěn)定或者性能下降.四、保證最小導通時間不接近雙極性開關(guān)管的存儲時間;(MOSFET 管例外在設計反激式開關(guān)電源時, 特別在開關(guān)電源 頻率較高、直流輸入電壓最高, 負載又較輕 時, 開關(guān)導通時間Ton 最小, 若這個時間接近或小于雙極性晶體管的存儲時間(0.5s1.0s時, 極易造成開關(guān)管失控, 而使磁芯飽和. 此時就要重新審視開關(guān)頻率的選擇, 或能否工作于如此高電壓或者通過調(diào)節(jié)占空比來適應. 或者選用其他電路拓撲.五、不要將變換器的重要元件的參數(shù)選得接近分布參數(shù); 具體來說, 電阻不要太大, 電容器和電感器不要太小.(1許多反激式開關(guān)電源都有一個振蕩頻率, 由IC

14、芯片提供, 如UC3842, 由RC 決定, 當把R 選擇太大,C 太小時, 就易使穩(wěn)定性特別差; 如電容C 小得接近分布參數(shù), 也就是說 取掉該電容由線路板及其它元件間的分布參數(shù)而形成的容值都和所選的電容容值差不多; 或者所選電阻太大以至于線路板上的漏電流所等效的阻值都和所選的電阻大小差不多; 這將 造成工作不穩(wěn)定, 如溫度或濕度變化時其分布參數(shù)也跟著變 化, 嚴重影響振蕩的穩(wěn)定性.R 一般不要大于1M 歐,C 一般不 要小于22PF.(2反激式開關(guān)電源的輸出功率如下式:(DCM 由(2式可知:在電流斷續(xù)模式時, 當電壓和頻率固定的情況下, 輸出功率和變壓器的初級電感成反比. 即要增加功率就

15、要減小初級繞組的電感量. 反激式開關(guān)變壓器的特殊性:當開關(guān)管導通時變壓器相當于僅有初級繞組的一個帶磁芯的電感器,當這個電感器小到一定值時就不可太小了, 當小至和分布電感值差不多時, 這樣變壓器的參數(shù)就沒有一致性, 工作穩(wěn)定性差, 可能分布參數(shù)的變化都會使整個電感值變化一少半, 電路的可靠性就無從談起. 初級電感值至少應是分布電感的10倍以上.(3同樣道理, 磁芯的氣隙也不可選的太少, 太小的話, 磁芯稍微的變動(如熱脹冷縮 對氣隙來說都顯得占的比例很大, 這樣的變壓器就無一致性可言, 更無法批量生產(chǎn).六、反激式變換器的輸出濾波電容比起其它拓撲形式的電路所受的沖擊更大, 它的選擇好壞對整個電源的

16、性能及壽命有舉足輕重的作用. 選擇時, 一般是按紋波電壓要求初選電容值, 用電容的額定紋波電流確定電容值, 這樣比較安全穩(wěn)妥. 當然, 耐壓值和溫度等級也要足夠.七、降低損耗, 遏制溫升, 提高效率, 延長壽命開關(guān)電源內(nèi)部的損耗主要分四個方面:(1開關(guān)損耗 如:功率開關(guān), 驅(qū)動;(2導通損耗 如:輸出整流器, 電解電容中電阻損耗;(3附加損耗 如:控制IC, 反饋電路, 啟動電路, 驅(qū)動電路;(4電阻損耗 如:預加負載等;在反激式開關(guān)電源中, 功率開關(guān)和驅(qū)動以及輸出整流部分占損耗的90%多, 磁性元件占5%,其它占5%; 損耗直接影響效率, 更影響電源的穩(wěn)定性和工作壽命. 損耗都以發(fā)熱而表現(xiàn)出

17、來, 晶體管和電容和磁性元件都對溫度很敏感; 下面看一下溫度的影響:(1溫度每升高10, 電解電容的壽命就會減半(2在高溫和反向電壓接近額定值時, 肖特基二極管的漏電很嚴重, 就像陰陽極通路一樣;(3通用磁性材料, 從25到100飽和磁感應強度下降30%左右; 在這里, 磁性材料的損耗雖然說占比例很小但是它對整個開關(guān)電源的影響非常大. 比如在正常工作時, 設計的最大磁通密度偏大, 由于溫升的原因?qū)⑹癸柡痛鸥袘獜姸认陆? 再加上反饋回路的延遲效應而使導通時間加長,極易使磁芯飽和, 瞬間開關(guān)管損壞. 在此設計時, 最好保證銅耗接近于磁耗, 初級繞組的銅耗接近于次級繞組的銅耗以達到最優(yōu)化的設計防止磁

18、芯過渡溫升.(4MOSFET管, 每升高25, 柵極閥值電壓下降5%;MOSFET管的最大節(jié)點溫度時150, 節(jié)點溫度的理想值為105,最高不要超過125;MOSFET 管,Rds 隨溫度的升高而增大.(5雙極型晶體管, 隨溫度的升高,Vce 而減小, 在環(huán)境溫度較高或接近最高結(jié)溫時, 晶體管的實際最高耐壓會有所下降, 并且漏電流會更進一步增加, 很易造成熱損耗. 所以,在設計時, 盡可能降低元件本身損耗而造成的溫升, 也要注意遠離熱源, 不因外界原因而造成溫升. 更要優(yōu)化設計減小損耗, 提高效率, 延長元器件及整個電源的工作壽命.反激式開關(guān)電源設計的思考五-常用公式的理解在反激式開關(guān)電源設計

19、之前, 我們必須對要用到的公式有所了解, 這樣不 至于造成不管公式適用條件如何, 拿來就用, 以致看似合理實則差之遠矣. 下面將在反激式開關(guān)電源設計中常用的公式分析如下:再講電源設計用公式前先看一看一些基本的知識.一、基本知識1. 磁場的產(chǎn)生:磁場是由運動電荷產(chǎn)生的, 變壓器磁芯中的磁場是由繞組中的傳導電流產(chǎn)生 , 磁鐵的磁場是由“分子電流”產(chǎn)生.2. 右手定則右手定則用于判斷通電螺線管的磁極(N極/S極, 或者說磁力線的方向, 用右手握住螺線管, 彎曲的四指沿電流回繞方向?qū)⒛粗干熘? 這時拇指指向 螺線管的N 極或者磁力線的方向.3. 磁感應強度B磁場是由運動電荷產(chǎn)生的, 同時, 運動的電荷

20、在磁場中又會受到力的作用. 由此, 人們通過在磁場中運動的電荷所受磁場力的大小來反映磁場的強弱; 讓不同電量(q0的電荷, 在垂直磁場的方向以不同的速度運動, 該電荷 就會受力, 雖然電荷在各點受磁場力的大小不同, 但是力與電荷量以及速度 的比值在同一點卻是相同的, 唯一的, 這個值就反映了該點磁場的強弱. 因 此:B F / q.v (1該式的物理意義為:磁場中某點的磁感應強度B 的大小, 在數(shù)值上等于單位 正電荷, 以單位速度沿垂直磁場方向運動時, 所受力的大小. 磁感應強度的 單位: 4. 磁通量磁場不僅有強弱還有方向, 用磁力線能很好的表示磁感應強度的方向, 磁力 線是一些圍繞電流的閉

21、合線, 沒有起點也沒有終點的曲線. 把垂直穿過一個 曲面的磁感應線的條數(shù)稱為穿過該面的磁通量. 用表示. 也形象的將磁感 應強度稱為磁通密度, 兩者關(guān)系如下:BS (2磁通的單位:1Tm2 = 1Wb(韋伯5. 磁場強度H既然點電荷之間的相互作用服從庫侖定律, 那么, 庫侖認為點磁荷也應有類 似的定律. 此式為磁的庫侖定律;既然電場強弱可通過點電荷去測量, 那么磁場的強弱也就可用點磁荷來測量 , 類似的, 把點磁荷放在磁場中, 根據(jù)其受力的大小就可反映該點磁場的強 弱, 因此就引入了磁場強度的物理量HH F/qm0 (4該式中F 是試探點磁荷qm0在磁場某點所受的力, 該式的物理意義:磁場中某

22、 點的磁場強度H 的大小在數(shù)值上等于單位磁荷在該點所受到的磁場力的大小 .6. 安培環(huán)路定理磁感應線是套連在閉合載流回路上的閉合線, 若取磁感應強度沿磁感應線的 環(huán)路積分, 則磁感應強度沿任何閉合環(huán)路L 的線積分, 等于穿過這個環(huán)路所 有電流的代數(shù)和的0倍.(LBdl =0I (5在有磁介質(zhì)時, 安培環(huán)路定律表示為:LB dl =0(I +Is (6(6式中:Is-為磁化電流I -傳導電流介質(zhì)內(nèi)任何曲面S 的磁化電流強度 Is 為Is LM dl (7(7式中,M 為磁化強度, 在數(shù)值上等于磁化面電流密度代(7式入(6式得:LBdl =0(I +LM dl或:L( -Mdl =I令:H -M則

23、:LHdl =I (8(8式表示:磁場強度沿任一閉合路徑的線積分只與傳導電流有關(guān). 也說明傳導電流確定 以后, 不論磁場中放進什么樣的磁介質(zhì), 也不論磁介質(zhì)放在何處, 磁場強度 的線積分都只與傳導電流有關(guān).因而, 引入磁場強度H 這個物理量后, 就可繞過磁介質(zhì)磁化, 磁化電流等不 方便測量、處理等一系列問題, 而可方便的從宏觀上處理磁介質(zhì)的存在時的 磁場問題.7. 磁感應強度B 和磁場強度H 的關(guān)系磁感應強度和磁場強度都是反映磁場強弱和方向的物理量.磁感應強度是根據(jù)在磁場中垂直運動的電荷受力這個特點出發(fā), 通過運動電 荷在磁場中受力大小及方向反映磁場的強弱及方向的.磁場強度是根據(jù)兩個磁荷間總有

24、作用力這個特點為出發(fā)點, 通過在磁場中放 探試點磁荷, 根據(jù)點磁荷在該點受力大小和方向來反映磁場的強弱及方向的 .也就是說, 由于人們對磁的認識的觀點不同而使對同一個物理現(xiàn)象用不同的 物理量來描述的. 在磁荷觀點中, 為描述磁場的強弱而引入了磁場強度H, 而磁感應強度B 是作為輔助量引入的; 相反, 在分子電流觀點中, 為描述磁 場的強弱而引入了磁感應強度B, 而磁場強度H 時作為輔助量引入的.引入磁感應強度和磁場強度都只是表示磁場在某點的強弱及大小, 磁場是自 然存在的, 它在某點的大小和方向是客觀存在的, 不會因為表示的方法不同 而有所改變.由磁場強度H 的定義式可知: 上式中:0-絕對磁

25、導率r-相對磁導率-磁介質(zhì)的磁導率8. 法拉第電磁感應定律穿過單匝導線回路的磁通量變化時, 會在導體回路中產(chǎn)生感應電動勢, 感應 電動勢的大小與穿過回路磁通量的變化率d/ dt 成正比.-K d/ dt (12若全采用國際單位制,K 1-d/ dt當為N 匝導線組成的回路時-N d/ dt (13法拉第電磁感應定律表明, 決定感應電動勢大小的是磁通隨時間的變化率, 而不是磁通量本身的大小, 也就是說保持恒定大小的磁通量是不會產(chǎn)生感應 電動勢的.9. 自感系數(shù)L對于密繞N 匝的線圈, 電流I 在各匝線圈中產(chǎn)生的磁通基本相同, 線圈產(chǎn)生的 自感電動勢為: (14式說明了自感電動勢與自感磁鏈的關(guān)系,

26、 而自感磁鏈與線圈中的電 流成正比:L I (15式中, 系數(shù)L 稱為自感系數(shù),I 與均為由方向性的物理量, 在合適的符號規(guī) 定下, 可保證自感磁鏈與電流同時為正或同時為負, 因而保證自感系數(shù)恒為 正.代(15入(14得: 由該式可知, 自感系數(shù)L 在數(shù)值上等于單位電流引起的自感磁鏈, 但是自感 系數(shù)就象電阻器的電阻一樣, 是該器件本身的一種屬性, 是自然存在的, 和 是否有電流流過以及電流大小都無關(guān), 它只決定于線圈本身的大小, 形狀以 及周圍介質(zhì)等因素.10. 有效值, 平均值(以電流為例 11. 次級有效值, 平均值(以電流為例 二、開關(guān)電源設計部分相關(guān)公式:1. 變比/匝數(shù)比:NN N

27、p / Ns (20但是在設計變壓器之前并不知道初次級線匝匝數(shù), 匝數(shù)比的確定很大程度上 取決于開關(guān)管的耐壓值, 由于輸入最高直流電壓, 變壓器的漏感和反射電壓 一起確定了開關(guān)管在截止瞬間所要承受的最大的電壓值, 其中反射電壓是由 輸出電壓和變比確定的, 若開關(guān)管所能承受的最大電壓為Vm, 那么: Vm = Uinmax + N(V0+Vd + Vpk + Vy (21式中:Uinmax-為最大直流輸入電壓Vo- 輸出電壓Vd-輸出二極管管壓降Vp-漏感所產(chǎn)生的尖峰電壓Vy-安全電壓裕量其中, 漏感電壓可通過變壓器制作工藝和增加阻容吸收電路來抑制; 可見, 改變匝數(shù)比能控制開關(guān)管的威脅, 對于

28、220或380電網(wǎng)來說, 開關(guān)管的耐 壓已不成問題, 在設計中常常根據(jù)反射電壓直接確定匝數(shù)比;VoR = N(VO+VD (22220V 交流電壓時,VoR 常取150V 左右380V 交流電壓時,VoR 常取200V 左右可根據(jù)具體情況調(diào)整即可.2. 初級匝數(shù):Np根據(jù)電磁感應定律 首先確定B, B 的選擇保證變壓器正常工作時不會飽和, 一般主要根據(jù)磁 性材料和開關(guān)電源頻率決定, 磁材確定Bs, 開關(guān)頻率影響磁耗, 磁耗過大, 磁芯溫升越高, 一般磁芯從25到100,Bs 下降30%,因此開關(guān)頻率越高 , B 占Bs 的比例越小, 以下是一個資料的建議:頻率f 最大工作磁通密度50kHz 0

29、.5Bs100 kHz 0.4Bs500kHz 0.25Bs1M kHz 0.1Bs可見, 此式是在開關(guān)管導通時間時保證磁芯不飽和的情況下選擇初級匝數(shù), 即由B 去確定Np3. 初級電感量:Lp由自感系數(shù)的定義可知: 要計算電感必須知道初級電流Ip4. 初級峰值電流:Ip反激式開關(guān)電流在開關(guān)管導通時變壓器就像是僅有一個初級線圈的電感器, 輸入的能量由初級線圈轉(zhuǎn)化為磁場能存入磁芯和氣隙中. 可見, 在最低輸入電壓時保證輸出功率的情況下選擇最大Ip.5. 匝數(shù)N, 反射電壓Vor 和最大占空比Dm在功率開關(guān)管導通期間, 開關(guān)變壓器的磁芯磁通隨初級繞組電流Ip 的增大 而增大;在功率磁開關(guān)管截止期間

30、, 磁通隨次級繞組電流減小而減小;設磁通的最小值為min,在磁化電流臨界狀態(tài)和不連續(xù)狀態(tài)下, 最小磁 通min對應于剩余磁感應強度的磁通是一個確定值.假若在每個工作周期結(jié)束時, 磁通沒有回到周期開始時的出發(fā)點, 則磁通 將隨周期地重復而逐漸增加, 工作點也將不斷上升, 使得電流增大, 磁芯飽 和, 當磁芯飽和時如下曲線S 處: 此時, 隨著H 的變化, 即i 的變化,d/dt = 0, 也即,-Nd/ dt 0開關(guān)管所承受的電壓為:Uin+-IxRp=Uin-Nd/ dt -IxRp Uin-0-IxRpUinUin 直接加于開關(guān)管上, 開關(guān)管會瞬間損壞. 為了不至于發(fā)生這種損壞功率 開關(guān)管的現(xiàn)象, 每個周期結(jié)束時工作磁通必須回到原來的初始位置,-這 就是磁通的復位原則.U Nd/ dt, 故可得:d 1/NUdt對于反激式開關(guān)電源來說, 在功率管處于導通期間:d 1/NpUiTon在功率管處于截止期間:d 1/NsUoTr在功率管導通期間磁通量的增加量d導通應該等于在功率管截止期間磁通 量的減少量d截止, 即: 工作在磁化電流連續(xù)狀態(tài)下的單管反激式型直流變換器的輸出電壓Uo 取決于 功率開關(guān)變壓器初次級繞組的