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：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 一下，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精品资料三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n1 上，在次级绕组n2 上产生感应电压un2 v，初级绕组电流线性增加，dipvin，电流i最大值nn2in1dtlppniivindt ，变压器铁心被磁化，磁通线性增加，vindt 。lp maxp min( )p12. 开关管 t 关断初级绕组开路，次级绕组工作，次级绕组电压u nvo ，次级绕组电流线性下降，2disvo，电流i s 最小值i s mini s m axvo (1d)t，变压器铁心去磁，磁通dtlsls线性减小，( )vo (1n2d)t 。3.基本关系：( )( )vo vinn2dn1(1d)1dn(1d)，其中 nn1 n2开关管 t 电压应力： vtn1vinvovinn21d二极管 d 的电压应力：vdvon2vovinn1d1此时，负载电流i o 等于二极管电流的平均值，即i o(i s2mini s m ax )(1d)由变压器工作原理n1i pn1i pmin maxn2 i sn2i smin m ax可得i pmaxn21ion1 1dvindt 2lpin1 i1in1vindts m axpn2maxo1dn22lp临界模式此时有i p min0 且 i smin0 ，则有下列式子成立：初级绕组最大电流：i p maxvin dt lp次级绕组最大电流：i s maxn1 vin dt负载电流：1iios2m ax (1n2 lpd )n1vin临界连续状态下负载电流：i ogion2 2lpd (1d)t当 d=0.5时，i og 取得最大值，i og-maxn1vin n2 8lp f则有 i og4i og -max d (1d) ，此为电感电流临界连续的边界。dcm 模式电流断续时，设dt 是 i s 续流的相对时间，根据磁通量的增加量和减少量相等( )( ) ，可得vin n1dtvodt n2，所以dn2vin d n1vo因为 i smaxvodt ls， i o1i s maxd2v d22in可得输出电压的表达式：vo2lp fi occm 模式临界模式dcm 模式初级电流最小值i p min00i p minii初 级 电 流p maxvinldtp minpvinlidtp maxpvinlidtp maxp最大值i p max初 级 电 流iivin dtivin dtivin dtlll变化关系p maxp minpp maxpp maxp次 级 电 流最小值i s min00i s min次 级 电 流iivo (1d)tivin dtin1vin dtl最大值is mins maxsp maxi p maxlpvo (1ld)ts maxi s maxn2 lpvodtls m axss次 级 电 流iivo (1d)tivin dtin1vin dtll变化关系s mins maxsp maxps maxn2 lp负 载 电 流i oi o1( i s2mini s m ax )(1d)1ioi s2m ax (1d)1ioi s2m axdn磁 通 量 增vin dtvin dtvin dtnn( )( )( )111量磁 通 量 减vd22oino量vod)tn(1( )2vod)tvon(1( )ndt( )22o输 出 电 压vn2dvvn2dvvininn1(1d)von1(1d)2lp fi o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vin1；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vo1 。由伏秒法则可知，(vin1)ton(vo1)n1n2toff，且有 tontofft ，可得(vinvo11) t onttn21 n1ont。povo i csrtofftvo i csr (1tont) ，其中，i csr 表示功率与输入电流、输出电流的关系：次级电流下降斜坡的中间值，i csrpov (1t。设定反激开关电源的效率是80% ，则有oton )po0.8p ，所以 pinin1.25poviton ，则初级电流的上升斜坡的中间值incprticpr1.25 po。tonvint2. dcm模式n匝数比：1n2vmsvovin 1， vms 表示开关管可承受的最大关断电压。ccm 模式tontofftdcm 模式tontoff0.8t匝数比n1vmsvinn1vmsvin2vo1n2vo1n导通时间tont (vo1) n1n 2nton0.8t (vo1) n1n 2n(vin1) (vo1)1n 2(vinmin1)(vo1)1n 2初级绕组励磁电感(v1)vt 2rvtlinminin min onl(inminon )2p2.5ptp2.5tv初级峰值电流i1.25poo minoivtcprvtonin min onpl次级峰值电流i csrin t potpn1i s peaki pn1vinmin tonv (1on )nnlot22p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频干扰（rfi ）问题。dcm 模式下次级电流的有效值为cc