隔离型变换器详解

隔离型变换器详解演示文稿当前1页，总共41页。优选隔离型变换器当前2页，总共41页。概述非隔离的DC/DC变换器的局限性输入输出不隔离，形成地线上的环流输入输出电压比或电流比不能太大无法实现多路输出3解决方法采用变压隔离器当前3页，总共41页。概述

理想变压隔离器的特征从输入到输出能够通过所有的信号频率，即从理想的直流到交流都能变换；变换时可不考虑能量损耗；变换中能提供任何选定的电压和电流变比能使输入和输出之间完全隔离变换时，无论从原边到副边，或副边到原边，都是一样方便有效4理想的变压隔离器符号当前4页，总共41页。概述常见的变压隔离器电路5单端变压隔离电路双端变压隔离电路主要应用于中小功率电路优点：线路简单缺点：（1）输入电流脉动（2）S1关断时承受高压（3）闭路峰值电流大当前5页，总共41页。概述常见的变压隔离器电路6半桥变压隔离电路全桥变压隔离电路当前6页，总共41页。隔离型Buck变换器——单端正激变换器电路的构成7基本buck变换电路拓扑Buck变换器工作波形当前7页，总共41页。隔离型Buck变换器——单端正激变换器电路的构成8隔离型buck（正激Forward）变换器当前8页，总共41页。隔离型Buck变换器——单端正激变换器工作原理9N3+VD2：将残存的能量馈送到输入端，即进行磁复位。由于磁芯的磁滞效应，当具有非零直流平均电压的单向脉冲加到变压器初级绕组上，线圈电压或电流回到零时，磁芯中磁通并不回到零，这就是剩磁通。剩磁通的累加可能导致磁芯饱和，因此需要采用磁复位（去磁技术）当前9页，总共41页。（2）电感L储能，电流直线上升隔离型Buck变换器——单端正激变换器工作原理10能量传递阶段VT导通UN2UO（1）经变压器耦合和二极管VD向负载传输能量。当前10页，总共41页。工作原理11隔离型Buck变换器——单端正激变换器磁复位阶段VT截止（2）副边：VD截止，VD1导通，L向负载释放能量，电流直线下降。（1）原边：磁芯中的剩磁能量通过VD2和N3向输入电源馈送。当前11页，总共41页。工作原理12隔离型Buck变换器——单端正激变换器续流阶段VD2截止磁芯中的能量释放完毕。VD1导通或截止（1）如果电感储能能够维持电流连续至下个周期开始，VD1始终导通。（2）如果电感电流断续，则VD1截止。当前12页，总共41页。工作原理13隔离型Buck变换器——单端正激变换器uVD1Uo输出电压平均值VT截止时当前13页，总共41页。隔离型Buck变换器——单端正激变换器

正激变换器的设计开关管的选择（1）开关管的漏极额定电流必须大于流过IGBT漏极实际电流IDmax。14（2）当N1=N3时，开关管承受最大电压为2Ui当前14页，总共41页。隔离型Buck变换器——单端正激变换器整流二极管、续流二极管的选择（1）流过整流二极管和续流二极管中的电流峰值均为电感电流峰值（2）VD1承受最大电压出现在VT导通时（3）VD承受最大电压出现在VT截止时15当前15页，总共41页。隔离型Buck变换器——单端正激变换器多路输出的正激变换器原理图16当前16页，总共41页。隔离型Buck变换器——单端正激变换器例前页所示正激变换器，输入电源电压60V，二次主输出的平均输出电压为5V,开关频率为1kHz，输出电感电流纹波最大值为0.1A，原边边绕组匝数60，匝比Nr/Np等于1。求：

（1）副边主绕组匝数最小值Nsm；（2）输出滤波电感Lom的值。17当前17页，总共41页。隔离型Buck-Boost变换器——单端反激变换器

电路的构成18基本Buck-Boost变换器隔离型Buck-Boost变换器电感—>隔离变换器当前18页，总共41页。隔离型Buck-Boost变换器——单端反激变换器电路的构成19单端反激式（Flyback）变换器VT导通时，VD截止VT截止时，VD导通电感储能型变换器当前19页，总共41页。导通终了时，i1的幅值隔离型Buck-Boost变换器——单端反激变换器

工作原理20VT导通时，VD截止i1i2流过N1的电流VT截止时，VD导通I2p为VT截止时i2的幅值流过N2的电流当前20页，总共41页。隔离型Buck-Boost变换器——单端反激变换器3种工作状态变压器磁通临界连续状态21VT截止时间toff和绕组N2中电流i2衰减到零所需的时间相等当前21页，总共41页。隔离型Buck-Boost变换器——单端反激变换器变压器磁通不连续状态22VT截止时间toff比绕组N2中电流i2衰减到零所需的时间更长即toff>(L2/UO)I2P当前22页，总共41页。隔离型Buck-Boost变换器——单端反激变换器输入输出电压关系23即输入功率为VT导通期间，变压器T储能输出功率为假定电路无损结论：（1）Uo与负载RL有关，RL↑→Uo↑（2）Uo与导通时间成正比（3）与电感量L1成反比当前23页，总共41页。隔离型Buck-Boost变换器——单端反激变换器

开关管承受电压24VT截止时，N1上的感应电势VT截止时，漏-源承受的电压当前24页，总共41页。隔离型Buck-Boost变换器——单端反激变换器

变压器磁通连续状态25VT截止时间较小，toff<(L2/UO)I2P，即I2min>0当前25页，总共41页。隔离型Buck-Boost变换器——单端反激变换器电压传输比26VT导通VT截止伏秒平衡当前26页，总共41页。隔离型Buck-Boost变换器——单端反激变换器

变换器的设计变压器磁通不连续27开关管的选择整流二级管的选择当前27页，总共41页。单端变压隔离器的磁通复位技术28使用单端变压隔离器遇到的问题如何使变压器磁芯在每个脉动工作磁通之后都能回复到磁通起始值去磁复位问题开关导通时，电流很大开关段开始，过电压很高如果每个周期不去磁，剩余磁通的累加可能导致磁芯饱和当前28页，总共41页。单端变压隔离器的磁通复位技术磁芯复位线路种类29把磁芯残存能量自然地转移，在为了复位所加的元件上消耗掉，或者把残存能量反馈到输入端或输出端方法一

通过外加能量的方法强迫磁芯的磁状态复位方法二采用哪种方法取决于功率P的大小和所使用的磁芯磁滞特性而定当前29页，总共41页。单端变压隔离器的磁通复位技术2种典型的磁芯磁滞特性曲线30低Br铁氧体、铁粉磁芯、非晶合金磁芯复位常用转移损耗法，线路简单可靠高Br无气隙的晶粒取向镍－铁合金磁芯复位常用强迫法，线路较复杂当前30页，总共41页。单端变压隔离器的磁通复位技术

低Br的去磁方法31转移损耗法磁芯去磁线路（a）与原边绕组连接（b）与副边绕组连接当前31页，总共41页。单端变压隔离器的磁通复位技术低Br的去磁方法32再生式磁芯去磁线路（a）能量－>电源（b）能量－>负载当前32页，总共41页。单端变压隔离器的磁通复位技术高Br的去磁方法33强制磁芯去磁各种方法（a）加恒流源和变压器附加绕组（b）外部加永久磁铁当前33页，总共41页。单端变压隔离器的磁通复位技术高Br的去磁方法34强制磁芯去磁各种方法（c）利用滤波电感作为恒流源当前34页，总共41页。单端变压隔离器的磁通复位技术

高电压源变换器中去磁电路35双开关、单端去磁线路（a）利用原边绕组本身（b）利用部分原边绕组当前35页，总共41页。双管正激式DC/DC变换器

电路结构36

工作原理VT2VT1、VT2同时动作VT1、VT2同时导通：UNP－>UNS，iVD3↑，iVD4↓IP=IS/n（n=NP/NS）VT1、VT2同时关断：VD1，VD2能量反馈回Ui，并嵌位；VD3关断，VD4

续流导通注意点：D≤0.5VD4反向恢复时间漏感值当前36页，总共41页。全桥变换器

全桥变换器的构成37全桥变换器电路拓扑演变过程优点：UVT1max＝UVT2max≈Ui缺点：变压器利用率较低1.大功率场合常用电路2.VT1和VT2

或VT3和VT4同时导通3.变压器得到充分利用当前37页，总共41页。全桥变换器

工作原理38t0~t1:uG1,4=1，VT1,VT4导通，UNP=Ui

；iVD5↑，iVD6↓－>VD5导通，VD6关断t1~t2:uG1,4=uG2,3=0，VT1～VT4关断；uVT1=uVT2=uVT3=uVT4=(1/2)Ui

t2~t3:uG2,3=1，VT2,VT3导通，UNP=-Ui

；iVD6↑，iVD5↓－>VD6导通，VD5关断t3~t4:uG1,4=uG2,3=0，VT1～VT4关断；uVT1=uVT2=uVT3=uVT4=(1/