電源基本拓?fù)湫问浇榻B課件

單端反激式2023/3/14單端反激式說明電路工作過程如下：當(dāng)M1導(dǎo)通時(shí)，它在變壓器初級(jí)電感線圈中存儲(chǔ)能量，與變壓器次級(jí)相連的二極管VD處于反偏壓狀態(tài)，所以二極管VD截止，在變壓器次級(jí)無電流流過，即沒有能量傳遞給負(fù)載；當(dāng)M1截止時(shí)，變壓器次級(jí)電感線圈中的電壓極性反轉(zhuǎn)，使VD導(dǎo)通，給輸出電容C充電，同時(shí)負(fù)載R上也有電流I流過。2023/3/14單端反激式電路原理其變壓器起隔離和傳遞儲(chǔ)存能量的作用，即在開關(guān)管開通時(shí)原邊儲(chǔ)存能量，開關(guān)管關(guān)斷時(shí)原邊向副邊釋放能量。在輸出端要加由電感器和兩電容組成一個(gè)低通濾波器，變壓器初級(jí)需有C、R和D組成的RCD漏感尖峰吸收電路。輸出回路需有一個(gè)整流二極管D1。由于其變壓器使用有氣隙的磁芯，故其銅損較大，變壓器溫相對較高；其輸出的紋波電壓比較大。但其優(yōu)點(diǎn)就是電路結(jié)構(gòu)簡單，適用于200W以下的電源且多路輸出交調(diào)特性相對較好。2023/3/14單端反激式工作原理2023/3/14反激式變壓器特別提示變壓器T1除了具有初次極間安全隔離的作用外，還有變壓器扼流圈的作用，所以反激式輸出次級(jí)不需要加電感，但在實(shí)際中在濾波電容之外加一小電感，用以降低開關(guān)噪聲。2023/3/14MOS管參數(shù)/反激開關(guān)電源特點(diǎn)耐壓得選擇：

Vdss=1.5Vin（max）電流的選擇：Id=2Pout/Vinmin還有幾個(gè)重要的參數(shù)：

Rdss、Ciss、Coss等；元器件少、成本低、結(jié)構(gòu)簡單；功率?。ㄒ话?50W以內(nèi)）、紋波大；開關(guān)承受的電流峰值大，不適合大功率的開關(guān)電源。2023/3/14雙管反激電路原理其變壓器T1起隔離和傳遞儲(chǔ)存能量的作用，即在開關(guān)管Q1、Q2開通時(shí)Np儲(chǔ)存能量，開關(guān)管Q1、Q2關(guān)斷時(shí)Np向Ns釋放能量，同時(shí)Np的漏感將通過D2、D3返回給輸入，可省去RCD漏感尖峰吸收電路。在輸出端要加由電感器Lo和兩Co電容組成一個(gè)低通濾波器。輸出回路需有一個(gè)整流二極管D1（最好使用恢復(fù)時(shí)間快的整流管）。2023/3/14雙管反激工作特點(diǎn)在任何工作條件下，為使兩個(gè)調(diào)整管所承受的電壓不會(huì)超過Vs+Vd(Vs：輸入電壓；Vd:D2、D3的正向壓降，)，D2、D3必須是快恢復(fù)管（當(dāng)然用超快恢復(fù)管更好）。在反激開始時(shí)，儲(chǔ)存在原邊Np的漏電感的能量會(huì)經(jīng)D2、D3反饋回輸入，系統(tǒng)能量損失會(huì)小，效率高。在與單端反激變換器相比，無需RCD吸收電路；功率器件可選擇較低的耐壓值；功率等級(jí)也會(huì)很大。2023/3/14雙管反激工作特點(diǎn)在輕載時(shí)，如果在“開通”周期儲(chǔ)存在變壓器的原邊繞組顯得過多的能量，那么在“關(guān)斷”周期會(huì)將過多的能量能量反饋到輸入。兩個(gè)調(diào)整管工作狀態(tài)一致，我沒有調(diào)試過這樣電路，根據(jù)調(diào)試過的半橋和雙管正激的電路經(jīng)驗(yàn)，下管的波形會(huì)優(yōu)于上管的波形，在調(diào)試過程中只要觀察下管波形即可（具體可到“調(diào)試經(jīng)驗(yàn)”中詳見）。我個(gè)人建議在大功率等級(jí)電源中不可選用此種電路。2023/3/14單端正激式工作原理單端正激式開關(guān)電源的典型電路如圖四所示。這種電路在形式上與單端反激式電路相似，但工作情形不同。當(dāng)開關(guān)管VT1導(dǎo)通時(shí)，VD2也導(dǎo)通，這時(shí)電網(wǎng)向負(fù)載傳送能量，濾波電感Ｌ儲(chǔ)存能量；當(dāng)開關(guān)管VT1截止時(shí)，電感Ｌ通過續(xù)流二極管VD3繼續(xù)向負(fù)載釋放能量。在電路中還設(shè)有鉗位線圈與二極管VD2，它可以將開關(guān)管VT1的最高電壓限制在兩倍電源電壓之間。為滿足磁芯復(fù)位條件，即磁通建立和復(fù)位時(shí)間應(yīng)相等，所以電路中脈沖的占空比不能大于５０％。由于這種電路在開關(guān)管VT1導(dǎo)通時(shí)，通過變壓器向負(fù)載傳送能量，所以輸出功率范圍大，可輸出50－200Ｗ的功率。電路使用的變壓器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積也較大，正因?yàn)檫@個(gè)原因，這種電路的實(shí)際應(yīng)用較少。2023/3/14單端正激式電路原理其變壓器起隔離和變壓的作用，在輸出端要加一個(gè)電感器（續(xù)流電感）起能量的儲(chǔ)存及傳遞作用，變壓器初級(jí)需有復(fù)位繞組。在實(shí)際使用中，此繞組一般用RCD吸收電路取代，如果芯片的輔助電源用反激供給則也可削去調(diào)整管的部分峰值電壓（相當(dāng)一部份復(fù)位繞組）。輸出回路需有一個(gè)整流二極管D1和一個(gè)續(xù)流二極管D2。由于其變壓器使用無氣隙的磁芯，故其銅損較小，變壓器溫升較低。并且其輸出的紋波電壓較小。2023/3/14單端正激式兩個(gè)重要公式開關(guān)管的峰值電流：

Ip=2.8Pout/Vinmin開關(guān)管承受的峰值電壓：Vsw=2Vin2023/3/14單端正激式工作原理2023/3/14單端正激式波形2023/3/14單端正激式工作原理5復(fù)位繞組說明：開關(guān)閉合時(shí)，W3和D3使勵(lì)磁為零，W3電流下降到零的時(shí)間trst；開關(guān)關(guān)斷時(shí)，其時(shí)間必須大于trst，以保證下次開關(guān)（勵(lì)磁為零），變壓器得到可靠的復(fù)位；trst=（N3/N1）×

Ton

此時(shí)輸入與輸出電壓比為：Uo/Ui=（N2/N1）×

Ton/T=（N2/N1）×

Dmax此時(shí)開關(guān)管承受的電壓為：Us=（1+N1/N3）×

Ui此時(shí)開關(guān)管承受的峰值電流為：Ip=6.2Pout/Vin2023/3/14大家認(rèn)為這是不是推挽電路?2023/3/14推挽電路工作原理其變壓器T1起隔離和傳遞能量的作用。在開關(guān)管Q1開通時(shí)，變壓器T1的Np1繞組工作并耦合到付邊Ns1繞組，開關(guān)管Q關(guān)斷時(shí)Np向Ns釋放能量；反之亦然。在輸出端由續(xù)流電感器Lo和D1、D2付邊整流電路。開關(guān)管兩端應(yīng)加一RC組成的開關(guān)管關(guān)斷時(shí)所產(chǎn)生的尖峰吸收電路2023/3/14推挽電路工作特點(diǎn)在任何工作條件下，調(diào)整管都承受的兩倍的輸入電壓。所以此電路多用于大功率等級(jí)的DC/DC電源中，這樣才有利于選材料。此電路與半橋式變換器一樣，也存在一定的磁偏問題2023/3/14推挽式工作（模式1）2023/3/14推挽式工作（模式2）2023/3/14推挽式工作原理說明在一個(gè)周期內(nèi)有4個(gè)開關(guān)狀態(tài)，其中2和4是完全相同的，這兩個(gè)S1和S2是交替導(dǎo)通的，會(huì)在W1和W1`上形成相位相反的交流電壓；1）S1通，D1通，L電流上升；2）S2通，D2通，L電流上升；

3）S1和S2都斷，D1和D2都通，各分擔(dān)一半的電流，L電流下降，S1和S2承受的關(guān)斷電壓為2Ui；2023/3/14推挽式工作原理波形圖2023/3/14推挽式工作原理波形圖說明1）t0-t1：S1通，D1通，電流通過W2-D1-L1-R1，電感電流上升；2）t1-t2：所有開關(guān)斷開，W1電流為零，電感經(jīng)過D1、D2續(xù)流，各占電感電流的一半，電感L上的電流逐漸下降；3）t2-t3：S2通，D2通，電流通過W2`-D2-L1-R1，電感電流上升；4）t3-t4：過程與2）相同。推挽式電源特征：MOS管要承受兩倍的峰值電壓；變壓器要存在磁飽和的問題；2023/3/14半橋式2023/3/14半橋式工作原理示意圖2023/3/14半橋式工作原理示意圖2023/3/14半橋式工作原理示意圖2023/3/14半橋式工作原理示意圖2023/3/14半橋式工作原理說明工作原理：

變壓器的一次側(cè)兩端分別接電容C1、C2、和S1、S2相連，C1和C2的電壓分別為Ui/2；S1和S2交替導(dǎo)通，使變壓器一次側(cè)形成幅值為Ui/2的交替電壓，改變占空比Dmax，可以改變二次整流電壓Ud的平均值，從而改變輸出電壓Uo，S1和S2斷開承受的電壓為Ui。2023/3/14半橋式工作原理波形2023/3/14半橋式電源的特征由于電容C的隔直，這樣開關(guān)不對稱導(dǎo)通時(shí)間造成原邊電壓的直流分量有制動(dòng)平衡的作用，因此電路不易發(fā)生變壓器偏磁和直流飽和問題；為造成開關(guān)管同時(shí)導(dǎo)通損壞開關(guān)管，占空比Dmax應(yīng)小于50%；此拓?fù)湫问阶儔浩骼寐矢?，沒有偏磁；此拓?fù)淇梢宰龅缴习偻邁數(shù)千瓦的電源；但此電路為得到相同的功率，則開關(guān)管需流過2倍的電流。2023/3/14半橋式兩個(gè)重要公式原邊峰值電流：Ip=3.13Pout/Vinmin原邊電流的有效值；

Irms=2.79Pout/Vinmin2023/3/14全橋式2023/3/14全橋式電路兩個(gè)重要公式原邊峰值電流：Ip=1.56Pout/Vinmin原邊電流的有效值：Irms=1.4Pout/Vinmin2023/3/14幾種常用的電路形式電路功率復(fù)雜程度1、RCC1-40W低；2、反激1-100W低；3、正激1-200W中；4、推挽200-500W中；5、半橋200-500W高；6、全橋500-2000W很高。2023/3/14各種不同的間接直流變流電路的比較電路優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)功率范圍應(yīng)用領(lǐng)域正激電路較簡單，成本低，可靠性高，驅(qū)動(dòng)電路簡單變壓器單向激磁，利用率低幾百W~幾kW各種中、小功率電源反激電路非常簡單，成本很低，可靠性高，驅(qū)動(dòng)電路簡單難以達(dá)到較大的功率，變壓器單向激磁，利用率低幾W~幾十W小功率電子設(shè)備、計(jì)算機(jī)設(shè)備、消費(fèi)電子設(shè)備電源。全橋變壓器雙向勵(lì)磁，容易達(dá)到大功率結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，有直通問題，可靠性低，需要復(fù)雜的多組隔離驅(qū)動(dòng)電路幾百W~幾百kW大功率