推挽正激变换器拓扑ppt课件

1、第四章第四章 推挽和正激变换器拓扑推挽和正激变换器拓扑 4.1 推挽拓扑推挽拓扑(Push-Pull Topology)4.2 正激变换器拓扑正激变换器拓扑(Forward Converter Topology)4.3 双管单端正激变换器拓扑双管单端正激变换器拓扑(Doubled-Ended)4.4 交错正激变换器拓扑交错正激变换器拓扑(Interleaved )本章小结本章小结第四章第四章 推挽和正激变换器拓扑推挽和正激变换器拓扑 4.1 4.1 推挽拓扑推挽拓扑主从输出的推挽拓扑根本原理主从输出的推挽拓扑根本原理区别： 运用两个幅值相等、脉宽可调、相位相差180度的脉冲驱动Q1和Q2基极。

2、4.1 4.1 推挽拓扑推挽拓扑4.1 4.1 推挽拓扑推挽拓扑4.1 4.1 推挽拓扑推挽拓扑图中所示，D1和D2是肖特基二极管，其正向压降是0.5V，输出Vm的直流平均电压为从输出是快速二极管，正向压降为1V，输出平均电压为4.2 4.2 正激变换器正激变换器任务原理：任务原理：1导通导通 2关断关断为什么称为正激变换器？为什么称为正激变换器？能量是在开关管能量是在开关管Q1导通时流入负载的导通时流入负载的4.2 4.2 正激变换器正激变换器置位伏秒数面积置位伏秒数面积A1和复位伏秒数面积和复位伏秒数面积A2相等相等,防止磁心进入饱和，导致开关管损坏防止磁心进入饱和，导致开关管损坏A1=V

3、dcTon4.2 4.2 正激变换器正激变换器4.2 4.2 正激变换器正激变换器4.2 4.2 正激变换器正激变换器输出电压与输入电压、导通时间和匝比的设计关系从式2.24可以看出，当Vdc改动时，反响环经过坚持VdcTon恒定来坚持输出稳定。最大导通时间TonTon出如今Vdc最小Vdc的时候，确定参数的顺序1 确定最小直流输入电压Vdc2最大导通时间Ton设为半周期的803根据法拉第定律确定初级匝数Np4根据所需主输出电压Vom求解次级主绕组匝数Nm4.2 4.2 正激变换器正激变换器从输出电压从输出电压主/从输出负载电流变化引起的从输出电压变化范围为58，要求主输出和从输出电感在其最小

4、负载电流下也不进入不延续形状。4.2 4.2 正激变换器正激变换器初级电流、输出功率及输入电压之间的关系初级电流、输出功率及输入电压之间的关系设从直流输入到一切次级总输出功率的转换效率为80，即Po=0.8Pin或Pin=1.25Po阶梯斜坡电流等效为同样脉宽的平顶电流，其幅值为阶梯斜坡中点值Ipft，那么电流平均值为0.4Ipft，因此有功率开关管的最大关断电压应力功率开关管的最大关断电压应力假设复位绕组Nr的匝数与初级绕组Np的匝数相等，功率开关管最大电压关断应力为最大输入电压的两倍加上漏感尖峰。4.2 4.2 正激变换器正激变换器实践输入电压和输出功率限制实践输入电压和输出功率限制最大直

5、流输入电压低于最大直流输入电压低于60V的正激变换器，其实践最大输出功率的正激变换器，其实践最大输出功率为为150200W，缘由是较大功率输出时，初级电流幅值会太大。，缘由是较大功率输出时，初级电流幅值会太大。例：设计一个用于通讯行业的200W正激变换器。最小和最大输入电压分别为38V及60V，初级电流幅值和最大关断应力分别为3.13/3.13(200)/3816.52.62.6 60156pftodcmsdcIP VAVVV采用耐压至少为采用耐压至少为200V的功率器件的功率器件4.2 4.2 正激变换器正激变换器存在问题？用于交流输入为120110V的离线式开关变换器时的最大应力。交流输入

6、最高时，整流后直流输入电压为2.6 184478msVV1.1*120*1.41186V0.9*120*1.412150V减去2V的整流二极管的压降为184V关断后的最大电压应力为交流输入最低时，整流后直流输入电压为峰值电流为3.13 22/1504.17pftIA思索到思索到15的输入瞬态值，峰值关断应力为的输入瞬态值，峰值关断应力为550V，因此管子来源应高于此值。，因此管子来源应高于此值。4.2 4.2 正激变换器正激变换器正激变换器的电磁实际正激变换器的电磁实际l仅运转于第一象限仅运转于第一象限l 磁心在磁滞回线上约以励磁电流幅值的半值为中心磁心在磁滞回线上约以励磁电流幅值的半值为中心

7、VdcTon/2Lm运转，励磁电流没有反向，只是简单地线性上升运转，励磁电流没有反向，只是简单地线性上升至幅值，然后再线性下降到零。至幅值，然后再线性下降到零。l正激变换器的磁心气隙正激变换器的磁心气隙l 气隙使磁滞回线斜率降低，使气隙使磁滞回线斜率降低，使dB/dH磁心磁导率降低。磁导磁心磁导率降低。磁导率降低使励磁电感减小，使励磁电流率降低使励磁电感减小，使励磁电流Im=VdcTon/Lm增大，励增大，励磁电流不向负载传送功率，只用于磁心磁通沿磁滞回线挪动，不应磁电流不向负载传送功率，只用于磁心磁通沿磁滞回线挪动，不应超越负载电流地超越负载电流地10。l有气隙磁心的励磁电感有气隙磁心的励磁

8、电感4.2 4.2 正激变换器正激变换器有气隙磁心的励磁电感：有气隙磁心的励磁电感：例：国际规范磁心例：国际规范磁心Ferroxcube 783E608-3C8，其磁路长度为，其磁路长度为9.78cm，有，有效磁导率为效磁导率为2300。假设在磁路上加。假设在磁路上加4mil0.0102cm的气隙，根据式的气隙，根据式2.39，有有长度为长度为li的磁心中引入长度为的磁心中引入长度为la的气隙，励磁电感的减小比例为：的气隙，励磁电感的减小比例为：4.2 4.2 正激变换器正激变换器功率变压器的设计功率变压器的设计l选择磁心l后面学习，这里假设磁心已选定，且知磁心面积和窗口面积l初级匝数的计算l

9、 选择磁密dB，在根据法拉第定律计算l次级匝数的计算根据式2.252.27计算l初级电流的有效值和线径的选择知幅值为平顶脉冲电流的有效值为4.2 4.2 正激变换器正激变换器功率变压器的设计l次级电流的有效值和线径的选择l复位绕组电流有效值的选择和线径的选择其中Lmg为式2.39计算出来的带气隙的励磁电感留意：励磁电流很小，复位绕组用线径小于留意：励磁电流很小，复位绕组用线径小于30号的导线绕制即可号的导线绕制即可4.2 4.2 正激变换器正激变换器输出滤波器的设计输出电感的设计输出电容的设计4.3 4.3 双管正激变换器双管正激变换器特点：有两个开关管，特点：有两个开关管，关断时每个开关管仅

10、接关断时每个开关管仅接受一倍直流输入电压，受一倍直流输入电压，而且不出现漏感尖峰，而且不出现漏感尖峰，没有漏感能量耗费。没有漏感能量耗费。保证复位时间等于导通时间，那么磁心总能复位。由于：开关管关断时，Np上的反向电压与导通时的正向电压相等。因此，假设最大导通时间不超越半周期的80，使下半周期开场前有20的余量，那么磁心总能胜利复位。由上式2.25可知，选择足够大的次级匝数，使Vdc最小时次级电压峰值与最大占空比0.4的乘积等于所需输出电压，即可满足要求。4.3 4.3 双管正激变换器双管正激变换器实践输出功率限制：实践输出功率限制：输出功率可到达输出功率可到达400W500W，且满足所需电压

11、、电流及增益要求的廉价开关，且满足所需电压、电流及增益要求的廉价开关管容易买到。管容易买到。单端正激变换器的功率限制是多少？单端正激变换器的功率限制是多少？一个额定交流输入为一个额定交流输入为120V，且具有，且具有10稳态误差和稳态误差和15的瞬态误的瞬态误差的双管正激变换器。差的双管正激变换器。最大整流输出直流电压为最大整流输出直流电压为1.41*120*1.1*1.15=214V最小整流输出直流电压为最小整流输出直流电压为1.41*120*0.9*0.85=130V初级等效平顶电流幅值为初级等效平顶电流幅值为Ipft=3.13Po/Vdc当当Po=400W，Ipft=9.6A设计原那么及

12、变压器的设计参考单端正激变换器。设计原那么及变压器的设计参考单端正激变换器。4.4 4.4 交错正激变换器交错正激变换器根本任务原理根本任务原理两个一样的单端正激变两个一样的单端正激变换器交替任务各占半换器交替任务各占半个周期，其次级电流个周期，其次级电流经过整流二极管相加。经过整流二极管相加。优点：优点：每周期有两个功率脉冲，每周期有两个功率脉冲，且每个变换器只提供总且每个变换器只提供总输出功率的一半。输出功率的一半。一样总输出功率下，交一样总输出功率下，交错变换器产生的错变换器产生的EMI比比单个正激变换器产生的单个正激变换器产生的EMI小电流幅值小。小电流幅值小。缺陷缺陷一样功率下，每个

13、变压一样功率下，每个变压器比正激变换器的小。器比正激变换器的小。但两个加在一同很能够但两个加在一同很能够比单个变压器占用的空比单个变压器占用的空间大且破费的本钱高。间大且破费的本钱高。4.4 4.4 交错正激变换器交错正激变换器4.4 4.4 交错正激变换器交错正激变换器4.4 4.4 交错正激变换器交错正激变换器输出电压低时，占空比小没什么问题，但是当输出电压高时呢？当输出直流电压当输出直流电压200V时，续流二极管接受的反向电压峰值时，续流二极管接受的反向电压峰值为为500V。开关管导通瞬间，续流二极管曾经经过很大的正。开关管导通瞬间，续流二极管曾经经过很大的正向电流，又将忽然接受反压。假设该二极管方向恢复时间长，向电流，又将忽然接受反压。假设该二极管方向恢复时间长，短时间内短时间内500V的方向电压会引起很大的方向电流，从而损的方向电压会引起很大的方向电流，从