反激开关电源主电路工作原理

1、反激开关电源Jff / 、一. 定义：直流电压正好激励变压器的初级线圈时，变压器的次级线圈并没有向负载提供输出功率，而是仅在关断变压器初级线圈的激励电压后，才对负载提供输出功率。二. 反激开关电源的主电路:亦图2.1 But卜日owl变抉霜匚卞、豆激式变换器斜枸昂开关管导通时，反激开关电源将电能转化为磁能，存储在变压器中； 开关管关断时，发激开关电源再将存储的磁能转化为电能传送给负载。 电路特点：1. 结构简单，效率高，体积小，造价低2. 输出纹波电压比较大3. 输出功率一般在150W 下，经常作为辅助电源应用在控制系统中4. 适合多输出小功率场合H 3.2反H式玄换器5戶关榄式下的等效电路三

2、. 反激开关电源原理分析 /CCM模式1. 开关管T导通电源电压Vin加在变压器的初级绕组Ni上，在次级绕组 N 2上产生感应电压N2dip VinUn22Vn,初级绕组电流线性增加，- 一，电流ip最大值2N,dtLp2.I P max I P min开关管T关断占DT，变压器铁心被磁化，磁通线性增加,()如 DT。N1初级绕组开路，次级绕组工作，次级绕组电压UN2V。，次级绕组电流线性下降,disdt，电流i S最小值LSI S minI S maxD)T，变压器铁心去磁,磁通线性减小,N；(1D)T 。3.基本关系:VovnN2Ni (1 D)N2开关管T电压应力:VtVnNbVin二极

3、管D的电压应力：Vd Vo N2NVin1Vo此时，负载电流Io等于二极管电流的平均值，即 I由变压器工作原理N1IPN1IP1 (I S min I S max )(12D)minmaxN2I S minN2 I S max可得IPn2 1maxI S maxN2P maxIoN1Vindt临界模式此时有I p min初级绕组最大电流:max次级绕组最大电流:max1负载电流：Io 1ISmax(1N2 2Lp则有下列式子成立:N2 LpD)临界连续状态下负载电流:1 oGNi VnN2 2LpD(1D)T当D=时,1 oG取得最大值，I oG -maxNi VN2 8LPf则有IoG 4l

4、°G-maxD(1 D)，此为电感电流临界连续的边界。DCM模式电流断续时，设D?T是Is续流的相对时间，根据磁通量的增加量和减少量相等()，可得紗T N dt，所以 D叢d因为IVomaxDT，Io1i d2 S max可得输出电压的表达式：2 2Vo彖LSCCM模式临界模式DCM模式初级 电流 最小 值1 P min1 P min00初级 电流 最大 值1 P maxI|Yin_ dt1 P max1 P minDTLPIp maxVDTLPlPmaxDTLP初级 电流 变化 关系ViI|in dtLPVIin dtLPVIin dtLP次级 电流 最小 值1 S min0 /0

5、1 S min次级 电流 最大 值1 S max1 S min1S max(1 D)LSIp maxDTLpIp max¥(1 D)TLSIN1 % d-1S max- .N2 LpIS max DTLS次级, 电流变化关系Is min Is max 告(1 D)LSTIP maxDTLPN1VindIS max、.DN2Lp负载电流Io11 o二(l S min1 S max)(1 I21D)o -Is max(1 D)21 I o I S max D磁通 量增 量()VDTN10 VnDT()如DT(N1磁通 量减 量()泊1 D)TN2()存(1 D)TN20 乂 DT N2输

6、出 电压V。V N2? D VV N2? D V2 2VoVnD2LpfIoo N1 ' (1 D) ino N1 ' (1 D) in四. CCM模式和DCM模式的分析和比较1. CCM模式开关管导通时，考虑开关管的压降为1V,则初级绕组的电压为 Vin 1 ；开关管关断时，考虑二极管的正向压降1V,则次级绕组的电压为 V。1。由伏秒法则可知，(Vin 1)ton (Vo 1) 1toff，且有ton切T,可得N2Po功率与输入电流、输出电流的关系:t°），其中，I csr表示Volcsr次级电流下降斜坡的中间值，| csrPo 0.8Rn,所以 Pnpo_Vo（1

7、 辛）1.25P。 Vin I cpr ¥，则初级电流的上升斜坡的中间值。设定反激开关电源的效率是80%，则有|1.25巳1 cprV.如m -1-TH11述船勒A F硬能式段摊协ItiTO片乜黄审图2. DCM模式N Vms Vin匝数比：-，Vms表示开关管可承受的最大关断电压。N2 Vo 1CCM 模式 ton toffTDCM 模式 ton toff0.8T匝数比、N1VmsVinN2Vo1N1VmsVin/N2Vo1导通时间N1T(Vo 1)-1 t N20.8T(Vo”1)罟 t N2onN1(Vin 1) (Vo 1)十 N2on/N1(Vin min1) M1)/yn

8、2初级绕组励磁电感L(Vin min1)Vin mintonP2-5Po minT/R V. i ton 21、/inmin51、2LP()2.5TVo初级峰值电流I1.25Po /I cprtVin半IVin mintonIPLp次级峰值电流IcsrPOtVo(1莘入,Ni |NVin min tonIs peak1 P?n2 n2优点1初级电流和次级电流比较 小，同等条件下，输出性能 会比较好，功率损耗也比较/小。1.变压器的励磁电感小从而响 应快，输出负载电流和输入电 压突变时，输出电压的瞬态尖 峰小。2?续流二极管完全恢复后开关 管才导通，开关管没有反向恢 复尖峰电流。3.变压器的体积小。缺点/变压器的体积大初次级电流比较大，输出性能没 有CCM下好，需要LC滤波器， 开关损耗高。DCM下次级峰值电流是 CCM下的2-3倍，次级平均电流为直流负载电流。DCM模式次级峰值电流大，在开关管关断瞬间长生较大的峰值电压，需要较大的LC滤波器；关断瞬间，峰值电流会产生严重的射