反激开关电源主电路工作原理

反激开关电源一．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：结构简单，效率高，体积小，造价低输出纹波电压比较大输出功率一般在150W—下，经常作为辅助电源应用在控制系统中三．反激开关电源原理分析CCM模式1.开关管T导通电原电压Vn加在变压器的初级绕组叫上，在次级绕组N2上产生感应电压uN2N diVuN22V，初级绕组电流线性增加，二P=in，电流i最大值Nin dtL P1P

V1I=I +〒nDT,变压器铁心被磁化，磁通线性增加，A①1P-max P-minL （+）P2.开关管T关断初级绕组开路，次级绕组工乍，次级绕组电压肓Vo，次级绕组电流线性下降,diV VS—o,电流i最小值1 —1 —o(I-D)T，变压器铁心去磁，磁通dtL S S-min S-maxLSSV线性减小，AO—N(1—D)T。23.基本关系：AO（+3.基本关系：AO（+）—A①（-）=\o"CurrentDocument"NDo— 2•N (1-D)\o"CurrentDocument"in 11D—•n(1-D)N其中n—n12NV开关管T电压应力：V—V+-+-V -TinNo1-D2NV二极管D的电压应力：V—V+不2V—卞"DoNinD1此时，负载电流I等于二极管电流的平均值，即I—](I +1 )(1—D)o o2S-min S-maxNI —NI由变压器工乍原理1P-min 2S-minNI —NI1P-max 2S-max可得IP可得IP-maxN12I+N1—Do1—DT2LPS-maxN2DTTOC\o"1-5"\h\z1N VS-maxN2DTI+ 1 in—\o"CurrentDocument"1—D oN 2L2P临界模式此时有I—0且I—0，则有下列式子成立:P-min S-minV初级绕组最大电流：I—inDTP-maxLPNV次级绕组最大电流：I— 1寸nDTS-max NL2P负载电流：I=I(1—D)o2S-max

NV临界连续状态下负载电流：1 =1= 1厂D(l—D)TNV 1in-NV 1in-N8Lf2PI取得最大值，IoG oG-max当D=0.5时，则有I=41 D(1-D)，此为电感电流临界连续的边界。oGoG-maxDCM模式电流断续时，设AD•T是I续流的相对时间，根据磁通量的增加量和减少量S相等A① 二人①相等A① 二人①(+) (-)，可得令DT=%ADT，所以AD=NV 2―inDNV121121o因为IS因为IS-maxV二fADT，IL oS2S-maxADV2D2可得输出电压的表达式：Vo2LfIPoCCM模式临界模式DCM模式初级电流I00最小值P-minIP一min初级电流VVV最大值I —I +-DTI —fDTI —fDTP-max P-min LP-max LP-max LPPPIP一max初级电流VVV变化关系I —I +fDTP-max P-minLI —fDTP-max LI —fDTP-max LPPP次级电流I00最小值S-minIS-min次级电流VVNV最大值I —I -f(1-D)TI —fDTI ——fDTS-min S-max LP-max LS-max NLISP2PIS-maxVVI —F(1-D)TP-max LI —FADTS-max LSS

次级电流变化关系VI =I -f(1-D)TS-min S-max LSVI =fDTP-max LP—VI ——PfDTS-max —L2P负载电流IoI=](I +1 )(1-D)o 2S一min S一maxI=11 (1-D)o 2S一maxI—11 ADo 2S-max磁通量增量VAO=fDT(+)—1VA①=fDT(+)—1VA①—fDT(+)—1磁通量减量VA①=-o(1-D)T(-)—2VA①=-o(1-D)T(-)—2VA①—-oADT(-)—2输出电压Vov — DpV=—2• Vo— (1-D)加1v — DpV=—2• Vo— (1-D)加1“ V2D2V— in o2LfIPo四.CCM模式和DCM模式的分析和比较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V-1；in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。o-onoNoff2on由伏秒法则可知，（V-1）t=（V+1）沖t，且有t+1onoNoff2onin少 NV -2-1o Jt -1-t1=VIocsrt=VIocsr（I-爭），其中，1表示csrTcsr功率与输入电流、输出电流的关系：。设定反激开关电源的效率是80%，则有P。设定反激开关电源的效率是80%，则有次级电流下降斜坡的中间值，I=ocsrV（1-ot 1.25Pp=0・8P，所以P=1.25P=VI胃，则初级电流的上升斜坡的中间值I=oo in in oincprT cprtVon

inT

h T―Pr连钛探式箜揽拆的耳流-til眄砂芸第用DCM模式NV-V匝数比：h=飞in,V表示开关管可承受的最大关断电压。NV+1ms2oCCM模式t+1二Ton offDCM模式t+1 —0.8Ton off匝数比NV-V 1—―ms inN V+12 oNV—V 1—―ms inN V+12 o导通时间NT(V+1)-1o NN0.8T(V+1)—1o NL — 2zon(V-1)+(V+1)Nin o N2/ — 2 ATon(V -1)+(V+1)Nin一min o N2初级绕组励磁电感(V -1)V 12L— in-min in-minonp 2.5PTo-minRVtL- 「 (ft-)2p2.5TVo初级峰值电流「 1.25Pcpr ptVoninT了 V tI——in-minonp Lp次级峰值电流I- PcsrV(1-ton)o TN NVtI — 11 — 1•―in-minons一peak NP N L2 2 P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。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。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。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，开关损耗咼。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