第九章晶体管功率电路3

引言已学过的非隔离变换器是否已经能够满足实际应用的需要了呢？参考电位的不同、安全的需要等要求—输入输出电气绝缘重点掌握：变压器的工作特点、有变压器电路的分析方法现在是1页\一共有64页\编辑于星期一具有输入和输出隔离的单管变换器特点:输入输出隔离;可以多路输出;可以升降压.常用电路有:单端反激式和单端正激式两种适合中小功率输出现在是2页\一共有64页\编辑于星期一反激变换器现在是3页\一共有64页\编辑于星期一1.电路组成和和基本工作原理

①电路组成★

②电路工作原理★③数量关系★2.电路外特性①模态的划分★②断续外特性△③电路外特性△3.参数设计现在是4页\一共有64页\编辑于星期一1.电路组成和和基本工作原理

①电路组成★

②电路工作原理★③数量关系

★2.电路外特性①模态的划分★②断续外特性△

③电路外特性△3.参数设计现在是5页\一共有64页\编辑于星期一电路组成和工作原理①电路组成：由电感变压器T，晶体管Q，二极管D和滤波电容C组成，与Buck等单管电路元件数相同★注意：

变压器的同名端；输出端的滤波方式：

电容滤波。现在是6页\一共有64页\编辑于星期一单端反激式变换器-Q导通时QON时:晶体管导通时，D截止电感变压器作电感运行电感储能输出负载由电容提供能量u2D管承受电压？-UiN2/N1-Uo现在是7页\一共有64页\编辑于星期一磁场能量不能突变，变压器同名端变为负，“D”ON;原边电流转移到副边u2单端反激flyback－关断瞬时

转换瞬间满足：★磁势不变,能量不变——安匝不变，电流相对同名端方向不变

QON—OFF瞬间现在是8页\一共有64页\编辑于星期一单端反激式变换器-Q截止时QOFF时:晶体管截止感应电动势决定D导通电感储存能量向电容和

负载提供u2Q管承受电压？UON1/N2+Ui现在是9页\一共有64页\编辑于星期一单端反激式变换器状态分析在稳态时，转换瞬间磁势连续：即此外，电感与匝数的平方成正比

(P306)代入前式现在是10页\一共有64页\编辑于星期一③数量关系

电路特点及应用适于宽输入电压或者要求宽输出电压范围的应用场合电路简单，广泛应用于小功率的场合单端反激电路组成和工作原理现在是11页\一共有64页\编辑于星期一③数量关系

u2B.电流脉动

单端反激电路组成和工作原理C.输出电流Io

现在是12页\一共有64页\编辑于星期一隔离变压器与铁芯磁通如图的变压器工作情况：变压器的工作情况：

u1

→

Φ→u2电压和磁通满足：当电压为正时，磁通增长

当电压为负时，磁通减小变压器的设计保证一周期

内磁通变化量为零！现在是13页\一共有64页\编辑于星期一单端反激式变换器状态分析在Q导通时（承受正向电压）：在Q关断时：（承受反向电压）Q导通时磁通增量等于Q关断时

磁通减量：

即在一个周期内，磁通变化量为零，

可以完成磁复位。现在是14页\一共有64页\编辑于星期一单端反激式变换器的同名端变化对于反激式变换器，在一个周期

内，可以自动完成磁复位。如果将反激式变换器的变压器同

名端改为相同端，则不能完成磁

复位！现在是15页\一共有64页\编辑于星期一1.电路组成和和基本工作原理 ①电路组成★②电路工作原理★③数量关系★2.电路外特性①模态的划分★②断续外特性△③电路外特性△3.参数设计现在是16页\一共有64页\编辑于星期一单端反激式变换器反激式变换器中的电感变压器起着电感和变压器的双重作用具有电感电流连续、临界连续和断续3种工作模式电流连续时电压关系现在是17页\一共有64页\编辑于星期一断续模态分析现在是18页\一共有64页\编辑于星期一u2（★图9－20）单端反激式变换器－电路外特性Qon:Qoff,电流下降（Tr）Qoff,电流为零现在是19页\一共有64页\编辑于星期一②断续外特性——波形分析TR内，Q的耐压为Toff－TR内，Q的耐压为Ui单端反激式变换器－电路外特性在三种电路状态下，Q和D上的电压波形？Qon时，D的耐压为Toff－TR内，D上电压-Uo现在是20页\一共有64页\编辑于星期一电流断续时工作分析－外特性推导输出平均电流

晶体管关断电流下降时电路关系式：代入化简式中TR为电流下降时间现在是21页\一共有64页\编辑于星期一电流断续时工作分析在Q导通时有Δi1的电路方程所以输出平均电流如果以输出电压作为变量：现在是22页\一共有64页\编辑于星期一电流断续时工作分析电流断续时，输出电压：当负载电阻加大，Io减小时，输出电压升高当输出开路时，输出无穷大，将损坏电路所以，反激电路不能开路输出现在是23页\一共有64页\编辑于星期一

临界连续模态分析现在是24页\一共有64页\编辑于星期一③变换器外特性—IG随着负载Io↓i1、i2下移连续临界连续断续IG是连续和断续的分界单端反激式变换器－电路外特性现在是25页\一共有64页\编辑于星期一电流临界连续时工作分析临界电流当D=0.5时，有最大临界电流所以，临界电流也等于现在是26页\一共有64页\编辑于星期一③变换器外特性——标幺外特性依据：连续和断续时的输入输出关系，分界线为IG单端反激式变换器－电路外特性

中间为临界模态，右边为连续，左边为断续电流断续时，Vo不变时，Io变化，D变化较大，调节困难空载，输出趋于无穷大现在是27页\一共有64页\编辑于星期一1.电路组成和和基本工作原理 ①电路组成★②电路工作原理★③数量关系★2.电路外特性①模态的划分★②断续外特性△

③电路外特性△3.参数设计现在是28页\一共有64页\编辑于星期一参数选择(3)参数选择功率管Q,D电感L:由临界连续负载电流定现在是29页\一共有64页\编辑于星期一3)电路参数设计A.晶体管峰值电流:（两部分）耐压：现在是30页\一共有64页\编辑于星期一3)电路参数设计B.二极管峰值电流：耐压：现在是31页\一共有64页\编辑于星期一3)电路参数设计C.变压器原边电感值（根据IG设计）连续模式断续模式现在是32页\一共有64页\编辑于星期一连续模式和断续模式的比较(Pg191)

连续模式

晶体管峰值电流小，同样电流容量的晶体管可以输出更大功率

二极管有反向恢复

变压器体积较大断续模式

晶体管峰值电流大

调节困难

二极管无反向恢复

变压器体积较小

通常：小电流断续，大电流连续现在是33页\一共有64页\编辑于星期一作业：

P225页，9-2现在是34页\一共有64页\编辑于星期一第九章晶体管功率电路(4)

正激变换器南航电力电子课程组现在是35页\一共有64页\编辑于星期一

引言输入输出要求电气绝缘－－带隔离的直流变换器重点掌握：变压器的工作特点、有变压器电路的分析方法特点:输入输出隔离;可以多路输出;可以升降压.常用电路有:单端反激式和单端正激式两种现在是36页\一共有64页\编辑于星期一隔离变压器与铁芯磁通如图的变压器工作情况：当电压为正时，磁通增长

当电压为负时，磁通减小变压器的设计保证一周期

内磁通变化量为零！当满足磁通变化量为零条件，

称之磁复位即要求变压器正负伏秒平衡！现在是37页\一共有64页\编辑于星期一单端反激式变换器的同名端变化对于反激式变换器，在一个周期

内，可以自动完成磁复位。如果将反激式变换器的变压器同

名端改为相同端，则不能完成磁

复位！现在是38页\一共有64页\编辑于星期一变压器的磁复位的必要性在晶体管导通时，输入电流包含负载电流折射分量i2’和磁化电流分量im磁化电流将能量储存在变压器磁芯中问题：当晶体管关断时，没有磁场泄放回路，会造成过大的电压应力，危害功率器件;仅有单方向磁通变化，无法去磁，磁通会饱和解决方法：变压器额外加上复位绕组N3和二极管Ｄ2现在是39页\一共有64页\编辑于星期一正激式变换器的电路变化BUCK变换器带变压器隔离BUCK变换器带磁复位正激式变换器输入输出间无法隔离变压器的无法实现磁复位现在是40页\一共有64页\编辑于星期一正激式变换器(1)电路构成及工作原理它是由变压器T，晶体管Q，二极管D1，滤波电感，滤波电容C，电感续流二极管D3组成此外还有磁复位绕组，磁复位二极管D2现在是41页\一共有64页\编辑于星期一稳态工作状态分析1当Q导通时：变压器星号为正端，副边形成功率通路u2=n*ui(n=N2/N1为变比)D2反压截止D3反压截止现在是42页\一共有64页\编辑于星期一稳态工作状态分析2当Q截止时：变压器星号为负端D2导通，完成磁复位D3导通，为电感电流续流现在是43页\一共有64页\编辑于星期一正激式变换器的输出电压（伏秒平衡）TON时:D1导通，电源向副边提供能量，电感L磁通增长：TOFF时:D1截止，电感L磁通减小：单周期磁通平衡：即：现在是44页\一共有64页\编辑于星期一正激式变换器的输出电压TON时:D1导通，传递能量TOFF时:D1截止，磁复位，D3续流实际上和降压变压器工作方式类似设那么输出电压：现在是45页\一共有64页\编辑于星期一复位绕组工作分析当Q导通时，D2截止，N3不参与能量传输当Q截止时，N3上感应电势反号，迫使二极管D2导通。将存储在铁心中的能量返回电源，使铁心复位，磁复位时，N１上的感应电势箝位于现在是46页\一共有64页\编辑于星期一正激式变换器现在是47页\一共有64页\编辑于星期一on---1)变压器正向磁化;

2)D1通磁通状态分析

off---1)变压器反向去磁;

2)D3续流

Ui现在是48页\一共有64页\编辑于星期一1)

变压器:磁化与去磁要求单周期磁通变化回零：即：TR<TOFF磁通状态分析现在是49页\一共有64页\编辑于星期一TOFF否则变压器饱和磁通状态分析若N1＝N3，TR=?若N1＝N3，TR=Ton=DT现在是50页\一共有64页\编辑于星期一Ｎ3绕组的工程设计由于：

所以：当N3<N1时，D可以大于0.5，但晶体管耐压提高通常N3＝N1时，D<0.5，以保证磁心复位为了使从将导通期间存储于磁场中的能量全部返回电源，N1必须与N3紧密耦合，通常采用并绕现在是51页\一共有64页\编辑于星期一电应力分析（Q）Q管何时出现最大电压？晶体管关断磁复位时，Q上承受最大电压为现在是52页\一共有64页\编辑于星期一电应力分析（D1）D1何时出现最大反压？晶体管关断磁复位时，D1上承受最大反压：现在是53页\一共有64页\编辑于星期一电应力分析（D2）D2何时出现最大反压？晶体管导通时，D2上承受最大反压：现在是54页\一共有64页\编辑于星期一电应力分析（D3）D3何时出现最大反压？晶体管导通时，D3承受最大电反压现在是55页\一共有64页\编辑于星期一课堂习题：工作条件：电流连续根据Q的开关控制波形

做出磁通,uQ,uD1,uD2,

uD3波形设Ui=100V,N1:N2:N3

=10:1:10,标注各数值

大小现在是56页\一共有64页\编辑于星期一课堂习题答案：工作条件：电流连续根据Q的开关控制波形

做出磁通,uQ,uD1,uD2,

uD3,uN1波形设Ui=100V,N1:N2:N3

=10:1:10,标注各的数

值大小uN1现在是57页\一共有64页\编辑于星期一工作波形与应