单端反激式变换器是在(BUCK-BOOST)电路基础上变换过来的,是一种输出电压既可低于也可高于输入电压的单管隔离变换器,其输出电压的极性与输入电压相反,因此称其为Flyback——反激式变换器,对于反激电源,小功率的效率比较难做上去,大功率相对来说会容易一些,根据经验,一般100W的反激电源效率做到85%以上算不错!
关键词:反激电源;
1、电路结构图
如图1-1所示、,是单端反激电源的基本结构图:
3d0c3dcde7a040af9775c808aff808d1~noop.image?_iz=58558&from=article.jpg
图1-1 反激电源结构图
图1-1电路图工作特点是当开关管VT1导通时,将电源的能量存储在变压器中,即变压器的一次侧电感Lp存储能量,当开关管VT1截止时,将导通期间存储的能量传递给二次侧负载,因此存在能量从一次侧到二次侧的传递。
2、工作原理
反激式开关电源的工作过程分为两个阶段:开关管VT1的ON期间和OFF期间。
ON期间:
变压器T初次绕组Np有电流Ip,并将能量存储在其中,初次绕组能量值为:
f5e9eb978acc44e490daf072ff343893~noop.image?_iz=58558&from=article.jpg
由于初级绕组与次级绕组的极性相反,此时次级输入整流二极管VD1反向偏压截止了,所以在开关管VT1的ON期间,无能量传送到负载。
初级电流上升斜率为:
968a034aa4eb4e3c9022b1304a86c94a~noop.image?_iz=58558&from=article.jpg
次级二极管承受反向电压:
9f5061580583422db96171c976b63033~noop.image?_iz=58558&from=article.jpg
其中n为变压器变比,为:
b3fd0c196e4e469594f9c9c9b66b12c2~noop.image?_iz=58558&from=article.jpg
设变压器在t=Ton时,导通时间结束,一次电流从一个最小值ipmin开始线性增长到ipmax,则一次侧电流的表达式为:
35db88a91cbd491898c2c014b8b00935~noop.image?_iz=58558&from=article.jpg
在Ton期间,根据电磁感应定律,可以计算磁通的增加量为:
9b732b5985ba409da7dc0912dab0285a~noop.image?_iz=58558&from=article.jpg
OFF期间:
在开关管VT1关断的时间内,变压器原边绕组Np将产生一反向反电动势,此时输出整流二极管VD1正向导通,负载有电流I流通,二极管就导通了,此时次级绕组的电流斜率为:
34ce5e03e1254378bfbdcf86aaa7319a~noop.image?_iz=58558&from=article.jpg
开关管VT1上的电压为:
bb0d0f0d74bd4eb7b5cf2ff1bd683e8e~noop.image?_iz=58558&from=article.jpg
当t=Ts时,即截止期间OFF结束时下降到最小值Ismin,其值为:
0daa29fcabb342d6834fdb02852495f7~noop.image?_iz=58558&from=article.jpg
在开关管截止期间,变压器同时完成了去磁的作用,磁通量线性减小了,截止期间OFF内,减小的值为:
f7f83ba8f3164986a438c8beb1c54509~noop.image?_iz=58558&from=article.jpg
图1-2为次级绕组等效电流波形:
2b69f5bd730e4468ac997a4570ece0dc~noop.image?_iz=58558&from=article.jpg
图1-2 次级电流波形
总结:
根据磁通平衡原理,增加的磁通等于减小的磁通,即:
87dea844855d484198df9791aad28ba1~noop.image?_iz=58558&from=article.jpg
从式(1.11)即可求得输出电压关系式为:
9d992fc80bcd4a538783dbee5e8bf15f~noop.image?_iz=58558&from=article.jpg
开关管VT1承受的电压为:
1eb10cd10846424293ad47da9a97fd42~noop.image?_iz=58558&from=article.jpg
从式(1.13)可知开关管VT1关断瞬间,其DS电压会很高!!
整流二极管VD1截止时承受的电压为:
2dd12caf8df642c1bad5820d8b2d9d98~noop.image?_iz=58558&from=article.jpg
输出平均电流为:
b390fce7fc244cc39cb8bfb66f74f263~noop.image?_iz=58558&from=article.jpg