正激变换器工作原理及基本及基本设计 ppt
正激变换器
Dm in
N1 N2
Uo U dm a x
0.33
Rm a x
Uo Io min
50
设计方法*
电感电流连续： L 1 (1 D)RT
2
极限状态满足要求：
L
1 2
(1
Dmin)RmaxT
L 0.00017H 0.17mH
与Buck电路类似，电感最大峰值电流、最大有效值电流为：
I Lpkmax
正激变换器（Forward Converter）
电感电流连续模式（CCM）下工作参数分析
稳态工作时电感伏秒平衡，有：
( N2 N1
Ud
Uo )DT
Uo (1
D)T
0
Uo
D
N2 N1
Ud
上式表明：正激DC-DC变换电路的输出电压平均值和Buck
电路一样与D成正比，不同的是还与匝数有关。
为避免变压器饱和，每个开关周期内磁路必须复位，即
Io
其中：Iin为输入平均电流（直流电流），Io为输出直流电流，
D为占空比 ，Ud为输入直流电压，Uo 为输出直流电压
正激电路电感电流连续的临界条件
输出电流大于临界连续时电感平均电流，有： 1 1 (1 D)T
R 2L
即： L 1 (1 D)R
2f
——LC滤波器设计约束条件之一
正激变换器（Forward Converter）
CCM状态下主电路主要参数关系
电感 电感电流连续条件： L 1 (1 D)RT
2
电感电流有效值： ILrms Io
电感电流峰值： I Lpk
Io
1 2
I Lpp
电感电流脉动峰峰值：
电容
反激式和正激式变换器的工作原理
反激式和正激式变换器的工作原理反激式变换器和正激式变换器是电力电子领域中常见的两种变换器结构，它们在不同的应用场景下具有不同的工作原理。
一、反激式变换器的工作原理反激式变换器是一种常用的开关电源变换器，它通过开关管的开关动作来实现输入电压的变换。
反激式变换器一般由一个开关管、一个变压器、一个滤波电容和一个负载组成。
1. 工作原理反激式变换器的工作原理主要分为两个阶段：导通阶段和关断阶段。
导通阶段：当开关管导通时，变压器的一侧与输入电源相连，另一侧与负载相连。
此时，输入电流通过变压器的一侧流入，变压器的另一侧产生电磁感应，使得负载得到相应的电压。
关断阶段：当开关管关断时，变压器的一侧与负载相连，另一侧与滤波电容相连。
此时，由于变压器一侧的电流无法立即变为零，电流会通过滤波电容继续流向负载，从而使得负载得到稳定的电压。
2. 特点与应用反激式变换器具有体积小、成本低、效率高等优点，广泛应用于电力电子产品中。
例如，电视机、计算机、手机充电器等都采用了反激式变换器作为其电源模块，提供稳定的直流电压。
二、正激式变换器的工作原理正激式变换器是一种将输入电压转换为输出电压的变换器，它通过不断开关的方式来实现电压的变换。
正激式变换器一般由一个开关管、一个变压器、一个整流电路和一个滤波电容组成。
1. 工作原理正激式变换器的工作原理主要分为两个阶段：导通阶段和关断阶段。
导通阶段：当开关管导通时，输入电流通过变压器的一侧流入，变压器的另一侧产生电磁感应，使得负载得到相应的电压。
关断阶段：当开关管关断时，变压器的一侧与整流电路相连，另一侧与滤波电容相连。
此时，由于变压器一侧的电流无法立即变为零，电流会通过整流电路继续流向负载，从而使得负载得到稳定的电压。
2. 特点与应用正激式变换器具有输出电压稳定、抗干扰能力强等优点，广泛应用于电力电子领域中。
例如，直流电源、变频器等都采用了正激式变换器作为其电源模块，提供稳定的输出电压。
正激变换器的工作原理
第1章Flyback正激变换器的工作原理1.1 引言有隔离变换器的DC/DC变换器按照铁芯磁化方式，可分为双端变换器(全桥、半桥、推挽等)和单端变换器(正激式、反激式等)。
和双端变换器比较，单端变换器线路简单、无功率管共导通问题、也不存在高频变换器单向偏磁和瞬间饱和问题，但由于高频变换器只工作在磁滞回线一侧，利用率低。
因此，它只适用于中小功率输出场合。
单端正激变换器是一个隔离开关变换器，隔离型变换器的一个根本特点是有一个用于隔离的高频变压器，所以可以用于高电压的场合。
由于引入了高频变压器极大的增加了变换器的种类，丰富了变换器的功能，也有效的扩大了变换器的使用范围。
单端正激变换器拓扑以其结构简单、工作可靠、成本低廉而被广泛应用于独立的离线式中小功率电源设计中。
在计算机、通讯、工业控制、仪器仪表、医疗设备等领域，这类电源具有广阔的市场需求。
当今，节能和环保已成为全球对耗能设备的基本要求。
所以，供电单元的效率和电磁兼容性自然成为开关电源的两项重要指标。
而传统的单端正激拓扑，由于其磁特性工作在第一象限，并且是硬开关工作模式，决定了该电路存在一些固有的缺陷：变压器体积大，损耗大；开关器件电压应力高，开关损耗大；dv/dt和di/dt大等。
为了克服这些缺陷，提出了有源钳位正激变换器拓扑，从根本上改变了单端正激变换器的运行特性，并且能够实现零电压软开关工作模式，从而大量地减少了开关器件和变压器的功耗，降低了dv /dt和di/dt，改善了电磁兼容性。
因此，有源钳位正激变换器拓扑迅速获得了广泛的应用。
本章主要介绍Flyback型有源箝位正激变换器的稳态工作原理与电路设计。
1.2 Flyback 型有源箝位正激变换器稳态工作原理有源箝位正激变换器由有源箝位支路和功率输出电路组成。
有源箝位支路由箝位开关和箝位电容串联组成，并联在主开关或变压器原边绕组两端。
利用箝位电容及开关管的输出电容与变压器绕组的激磁电感谐振，创造主开关和箝位开关的ZVS 工作条件，并在主开关关断期间，利用箝位电容的电压限制主开关两端的电压基本保持不变，从而避免了主开关过大的电压应力；另一方面，在正激变换器中采用有源箝位技术还可实现变压器铁芯的自动磁复位，并可以使激磁电流沿正负两个方向流动，使其工作在双向对称磁化状态，提高了铁芯的利用率。
第8章 正激变换器(修订)
2019/5/24
开关电源技术与设计
第8章 正激变换器
8.3.3 最大占空比 的限制
在三绕组去磁复位正激变换器中，开关管关断后磁复位期间，复位绕组 Nr 对主绕组 N P
的映射电压U OR
=
NP Nr
×U IN
，开关管
DS 极承受的最大电压与反激变换器情况类似，即
U DS
= U IN
+ U OR
第8章 正激变换器
8.3.1三绕组去磁正激变换器波形
三绕组去磁正激变换器各关键点电压波形、绕组与二极管电流波形如图8.3.2所示。
Ton Toff
uGS
主绕组Np与复位绕
组Nr之间漏感Lp-r引
uDS
起的尖峰电压
us
漏感尖峰电压
2Uin Uin
us
0V
-u s
2019/5/24
Np
i 绕组电P流
i 复位绕组电流 R i 一次侧绕组激磁电流 M
BCM 模式下，间歇期Tr 时间为 0)
Dmax
=
Ton Ton + Toff
= U off U on + U off
= U OR
=
NP Nr
×U IN
= N P =0.5
U IN + U OR
U IN
+
NP Nr
×U IN
NP + Nr
为保证磁通可靠复位，在最小输入电压U IN min 下，最大占空比 Dmax 必须限制在 0.45 或以下，
略情况下，buck 变换器等效输入电压
U INR
=
NS NP
(U IN
−U SW
《正激变换器的设计》课件
总结词
正激变换器的特点是电路简单、可靠性高、成本低等，广泛 应用于开关电源、适配器、充电器等领域。
详细描述
正激变换器具有电路简单、可靠性高、成本低等优点，因此 在开关电源、适配器、充电器等领域得到广泛应用。它能够 实现输入和输出电压的隔离和变压，同时具有较高的效率和 较低的损耗。
02 正激变换器的设计步骤
通过对电路参数和元件的优化选择， 可以进一步提高正激变换器的效率。
损耗
正激变换器的损耗主要包括开关损耗 、磁性元件损耗和导通损耗。这些损 耗应尽可能降低，以提高整体效率。
温升分析
温度
正激变换器在工作过程中会产生热量，导致温升 。过高的温度会影响变换器的性能和可靠性。
散热
为了控制温升，需要采取有效的散热措施，如自 然散热、强制风冷或液冷等。
选择合适的磁芯和绕组
磁芯材料
01
选择合适的磁芯材料，如铁氧体、硅钢等，以满足工作频率和
磁通密度的要求。
磁芯形状
02
根据实际需求选择合适的磁芯形状，如E型、EE型、罐型等。
绕组线径和匝数
03
根据输入输出电压和电流的大小，计算绕组的匝数和线径，以
确保变压器的电气性能。
计算变压器匝数和线径
匝数计算
根据输入输出电压和磁芯的磁通密度 ，计算绕组的匝数。
、安全认证的要求等方面的内容。
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电路组成
总结词
正激变换器的电路组成包括输入滤波器、开关管、变压器、输出整流器和输出 滤波器等部分。
详细描述
正激变换器的电路组成包括输入滤波器用于抑制电磁干扰，开关管用于控制能 量传输，变压器用于实现电压隔离和变压，输出整流器用于将交流电压转换为 直流电压，以及输出滤波器用于平滑输出电压。
正激变换器工作原理
正激变换器实际应用中，由于电压等级变换、安全、系统串并联等原因，开DC-变关电源的输入输出往往需要电气隔离。
在基本的非隔离DCDC-变换换器中加入变压器，就可以派生出带隔离变压器的DC 器。
例如，单端正激变换器就是有BUCK变换器派生出来的。
一工作原理1 单管正激变换器单端正激变换器是由BUCK变换器派生而来的。
图（a1）为BUCK 变换器的原理图，将开关管右边插入一个隔离变压器，就可以得到图（a2）的单端正激变换器图（a1）BUCK变换器图（a2）单端正激变换器BUCK 变换器工作原理：电路进入平恒以后，由电感单个周期内充放电量相等，由电感周期内充放电平恒可以得到：⎰==Tdt Lu T L U 001即：可得：单端正激变换器的工作原理和和BUCK 相似。
其工作状态如图如图（a3）所示：图（a3）单端正激变换器工作状态开关管Q 闭合。
如图所示，当开关管Q 闭合时的工作状态如图⎰⎰=--O NO Nt Tt o o i dt U dt U U 0)(ii ONo o o i OFFo ON o i DU U Tt U T D U DT U U t U t U U ==-=-=-)1()()(a4所示，图（a4）根据图中同名端所示，可以知道变压器副边也流过电流，D1导通，D2截止，电感电压为正，变压器副边的电流线性上升。
在此期间，电感电压为：O I L U U N N u -=12开关管Q 截止。
开关管截止时，变压器副边没有电流流过，副边电流经反并联二极管D2续流，在此期间，电感电压为负，电流线性下降:O L U U -=在稳定时，和BUCK 电路一样，电感电压在一个周期内积分为零，因此：()S O S I T D U DT U U N N ⨯-⨯=⨯⎪⎭⎫⎝⎛-1120 得：I O DU N N U 12=由此可见，单端正激变换器电压增益与开关导通占空比成正比，比BUCK电路只多了一个变压器的变化。
正激变换器工作原理
UP Q
US D2 Cf
3.滤波电容Cf
把(9)式
iLf
iS
(U S
VD ) Vout Lf
DTs
(1 D)(VD Lf
Vout ) Ts
代入(24), 有
Vopp
Cf
(1 D)(Vout VD )
8L
f
Vopp
f
2 s
(25)
正激变换器
21
NR
Vin
NP NS D1
Fe
(34)
正激变换器
29
NR
Vin
NP NS D1
Lf
Vout
七. 元器件的选择
UP
US D2 Cf
5. 变压器的设计
Q A.选定磁芯材料和型式---
根据工作频率,磁化形式,传输功率,线圈绕组的绕制等要求, 以及磁芯的磁化曲线,供货情况等来确定磁芯材料.
B.确定磁芯型材的大小---Ae,AW,lm 由电流密度参数法,有
NR
Vin
NP NS D1
Lf
Vout
七. 元器件的选择
UP
US D2 Cf
4. 滤波电感Lf的设计
Q E. 根据电流大小确定气隙长度lg(续)
由磁链公式 N LI max , 可得
Imax
LImax
(
lg
0kl
A, e
lFe )
Fe Ae
进而, 有
lFe
Fe
lg
I out
i i S (max) S (min) 2
(8)
同理，可得
iS
B = Bmax - Br
详细经典的正激变换器工作原理 PPT
ILfIout (ma2 x)iS(min)
(8)
同理，可得
B
=
Bmax
-
iSiS(
Br
m aixS()m in(U ) SV L D f)V ouD t s(T 9)
由(8),(9)和(5)可得到
Im(maxI)m
iS(maxI)out(1D)2V L (of utVD)Ts (10) iS(mi n)Iout(1D)2V L (of utVD)Ts (11)
去磁能量在磁场中而不是在 去磁线圈的电流里
关断时的电流与关断时去磁回路的电流不等，因为能量相等而匝数不一样
E 1 I 2L 2
二, 基本工作原理
Q turned ON
BS Br
B = Bmax - Br
Im(maxI)m
二, 基本工作原理(续) [0, Ton]
Q turned ON
d W1 dt Vin
NR
Vin
NP NS
UP
US
Lf
Vout
六,原副边电流的关系
Cf
2,原边电流
2
iP(LmaxN N ) P SIout(1D 2)L D f sV T inN NP S (12)
BS Br
2
B = Bmax - Br iP(Lmi n)N NP SIout(1D 2)L D f sV T inN NP S (13)
D2所承受的电压为
UD2R
NS NP
Vin(max)
D2所流过的最大电流为
(19)
注意：N的下标
ID2 iS(max)
Iout(1D)2V (Lof utVD)Ts
(20)
NR
正激式变换器工作原理
正激式变换器工作原理正激式变换器（Forward Converter）是一种常见的开关电源拓扑结构，被广泛应用于各种电子设备中。
它采用了正激式变换方式，可以实现高效率的电能转换和稳定的输出电压。
本文将从工作原理的角度详细介绍正激式变换器的运行机制。
正激式变换器主要由输入电源、开关管、变压器、输出电路和反馈控制电路等组成。
其工作原理可以分为四个阶段：励磁阶段、导通阶段、关断阶段和搬运阶段。
下面将逐步介绍这四个阶段的具体过程。
首先是励磁阶段。
当输入电压施加到变压器的一侧时，由于变压器的自感作用，电流开始急剧增加。
同时，反馈控制电路会控制开关管的导通时间，使其在合适的时间点导通。
导通后，电流通过变压器的主绕组，储能于变压器的磁场中。
接下来是导通阶段。
在导通状态下，电流继续通过开关管和主绕组，同时变压器的磁场也在不断积累能量。
此时，输出电路中的电感和电容开始储存能量，为后续的电能转换提供支持。
然后是关断阶段。
当开关管关闭时，变压器的磁场能量无法继续增加，开始释放储存的能量。
此时，反馈控制电路会探测输出电压，并根据需要调整开关管的导通时间。
在关断状态下，变压器的磁场能量通过副绕组传递给输出电路。
最后是搬运阶段。
在搬运阶段，输出电路中的电感和电容会逐渐释放储存的能量，以供给负载使用。
同时，反馈控制电路会根据输出电压的变化情况，调整开关管的导通时间，以维持输出电压的稳定。
通过这样不断重复的四个阶段，正激式变换器可以实现输入电能到输出电能的高效率转换。
其中，反馈控制电路起到关键作用，可以根据负载需求调整开关管的导通时间，以达到输出电压的精确控制。
需要注意的是，正激式变换器在实际应用中需要充分考虑电路的参数匹配和保护措施，以确保电路的安全可靠运行。
此外，还需要合理设计变压器的绕组结构和选用合适的材料，以提高变压器的效率和可靠性。
总结起来，正激式变换器是一种高效率的开关电源拓扑结构，通过合理的电能转换和稳定的反馈控制，实现了输入电能到输出电能的转换。
正激变换器
几种磁复位方式
第三线圈复位法 RCD复位 有源钳位 双管正激
南京邮电大学
16
第三线圈复位法特点
优点： 技术成熟可靠，磁化能量可无损地回馈到直流电网中去。 缺点： 附加的磁复位绕组使变压器的结构和设计复杂化； 开关管关断时，变压器漏感引起的关断电压尖峰需要RC缓冲 电路来抑制，尤其是变压器满载时； 开关管承受的电压与输入直流电压成正比，当变压器工作在 宽输入电压范围时，必须采用高压功率MOSFET,而高压功率 MOSFET的导通电阻较大，从而导致导通损耗较大； Uin=Uinmax时，占空比d=dmin很小，不易于大功率输出。
-
单端正激变换器的主电路 开关管Q按PWM方式工作，D1是输出整流二极管，D2是续 流二极管，Lf是输出滤波电感，Cf是输出滤波电容。变压器 有三个绕组，W1原边绕组，W2副边绕组，W3复位绕组。
南京邮电大学 3正激变换源自的不同开关状态开关管Q导通，电源电压VIN加在原边绕组上，变压器铁 芯磁通φ增加，则变压器铁芯磁通增量：
13
磁复位技术
B Br 0 -Br H Br 0 -Br
典型的两种磁芯磁滞特性曲线
B H
14
磁复位技术
在磁场强度H为零时，磁感应强度的多少是由铁芯材料决 定。图a的剩余磁感应强度Br比图b小，图a一般是铁氧体 、铁粉磁芯和非晶合金磁芯，图b一般为无气隙的晶粒取 向镍铁合金铁芯。 对于剩余磁感应强度Br较小的铁芯，一般使用转移损耗法 。转移损耗法有线路简单、可靠性高的特点。对于剩余磁 感应强度Br较高的铁芯，一般使用强迫复位法。强迫复位 法线路较为复杂。 简单的损耗法磁芯复位电路是由一只稳压管和二极管组成 ，稳压管和二极管与变压器原边绕组或和变压器副边绕组 并联，磁芯中残存能量由于稳压管反向击穿导通而损耗， 它具有两种功能，既可以限制功率开关管过电压又可以消 除磁芯残存能量。在实际应用中由于变压器从原边到副边 的漏电感（寄生电感）存在，这个电感中也有存储的能量 ，因此一般把稳压管和二极管与变压器原边绕组并联连结 。这种电路只适用于小功率变换器中，。
正激式变换器
8.1.1 直流稳压电源的发展
直流稳压电源是电子、电器、自动化设备中最基本的部分。 直流稳压电源是电子、电器、自动化设备中最基本的部分。传统的转换方法设计制 作的电源，其效率低，损耗大，温升高。加上多路电压输出，而各个电压的等级、 作的电源，其效率低，损耗大，温升高。加上多路电压输出，而各个电压的等级、质量 要求又不相同时，使之传统的串联稳压式电源越来越难于得到解决。如图8 要求又不相同时，使之传统的串联稳压式电源越来越难于得到解决。如图8-1所示的串联 式线性稳压电源，就属此类。 式线性稳压电源，就属此类。
应用 环境
小型仪器、仪表，家用电器等电 源，自动化设备中的控制电源 小型仪器、仪表，家用电器等电 源，自动化设备中的控制电源
控制设备，计算机等电源 焊机，超声电源，计算机电 源等 焊机、高频感应加热，交换 机等
500W ～ 30kW
8.2 DC/DC变换的开关电源
对于输入与输出电压不需隔离 只用一个工作开关和L 只用一个工作开关和L、D、C 组成的变换器电路最基本的为 如下三种：（ ：（1 如下三种：（1）降压变换器 converter）；（ ）；（2 （buck converter）；（2） 升压变换器（ 升压变换器（boost converter）；（ ）；（3 converter）；（3）降、升压 变换器（buck变换器（buck-boost converter）。 ）。其原理电路如 converter）。其原理电路如 所示。 图8-6所示。
2.在 t off 期间
U in − U 0 (t − t on ) + I L max L 3.负载电流的平均值 I 0 iL 2 =
I oth
U in t 0 n toff = ⋅ 2 L TS
正激式变换器工作原理
正激式变换器工作原理正激式变换器（Forward Converter）是一种常见的开关电源拓扑结构，广泛应用于电力电子领域。
它具有高效率、高稳定性以及较小的尺寸和重量等优点，在各种应用场合中都有着重要的地位。
本文将从工作原理的角度对正激式变换器进行详细介绍。
正激式变换器的工作原理如下：首先，输入电源将直流电压转换为交流电压，并通过变压器的绕组输入到开关管的驱动电路中。
开关管会根据控制信号的输入情况，周期性地打开和关闭，从而控制输入电源的输出。
当开关管打开时，输入电压通过变压器的绕组传递到输出负载上；当开关管关闭时，输出负载上的电流会通过变压器的绕组产生电磁感应，形成反馈信号，再经过滤波电路输出到控制电路，控制电路根据反馈信号调整开关管的状态。
正激式变换器的主要特点是能够实现电源的隔离，通过变压器的绕组可以实现输入电压和输出电压的转换。
具体来说，当开关管打开时，输入电压经过变压器的绕组传递到输出负载上，此时变压器的绕组处于磁场储能阶段；当开关管关闭时，输出负载上的电流会通过变压器的绕组产生电磁感应，形成反馈信号，再经过滤波电路输出到控制电路，控制电路根据反馈信号调整开关管的状态。
通过这种方式，正激式变换器能够实现输入电压和输出电压的隔离，并且能够提供稳定的输出电压。
在正激式变换器的工作过程中，控制电路起着重要的作用。
控制电路可以根据输出电压的变化情况来调整开关管的状态，以保持输出电压的稳定性。
常见的控制方法有脉宽调制（PWM）和脉冲频率调制（PFM）等。
在脉宽调制中，控制电路会根据输出电压的大小来调整开关管的通断时间，以保持输出电压在一定范围内的稳定。
在脉冲频率调制中，控制电路会根据输出电压的变化速率来调整开关管的开关频率，以保持输出电压的稳定。
除了控制电路，正激式变换器还包括驱动电路和保护电路等。
驱动电路用于控制开关管的通断，保证开关管能够按照预定的频率和占空比进行工作。
保护电路用于监测和保护系统的安全性，例如过流保护、过压保护和短路保护等。
正激式变换器
正激式变换器为了名字上避免和“boost”相混淆，本文所谓的正激式变换器是指图2-8所对应的电路。
正激式变换器的工作原理和反激式变换器完全不同。
请注意变压器上同名端的标法，当变压器原边电压为正时，输出二极管正向偏置，这时开关管处于导通状态。
而在反激式变换器里，开关管关断时，二极管才导通。
所以正激式变换器就不会像反激式变换器那样，将能量存储在原边的电感上。
这里的变压器起到了严格意义上的变压器作用。
当开关关断时，唯一存储能量的是变压器的漏感。
这是为什么MOSFET的漏极电压高于输入电压，并且能够使磁芯复位的原因。
4.1 最小负载正激式变换器是本章开始时提到的几种变换器中的一种，这些变换器需要有一个最小负载，电感必须足够大，才能保证脉动电流的峰值小于最小负载电流。
否则电流就会不连续，并引起输出电压上升。
这就意味着正激式变换器不能工作在空载状态，因为无穷大的电感是不现实的。
实用提示圆环型磁芯，如用金属粉(MPP)制成的磁环用于正激式变换器非常合适。
圆环型磁芯的电感量会随着流过电流的减小而逐渐增大。
在最小负载时，电感量比较大，以利于电流连续。
最大负载时，仍然有一定量的电感量，但其值并不很大。
一般而言，输出电压的纹波可以随着负载电流的增加而增大，因此，没有必要设计对应于维持最轻负载工作时需要的那样大的电感量。
处理最小负载的一个常用的方法是在输出端永久性地接一些电阻(即假负载)，并成为变换器的一部分。
这样即使没有外接负载，变换器仍然能够保持电流连续模式工作，因为这些假负载电阻需要消耗能量。
这样做当然会增加整个变换器的损耗。
实用提示当外部负载增加时，把假负载关断。
但是，这样通常会引发振荡，关闭假负载，变换器就进入电流断续模式，这又使得假负载被接通。
接通假负载又使变换器变为连续模式，又会导致假负载关掉，如此循环。
处理这个问题，需要对变换器效率和电感的成本进行选择。
4.2 漏感不像反激式变换器那样用原边电感存储能量，正激式变换器只有漏感存储能量。
3.8 正激变换器的工作原理
iS A
i1
D D2 H Lf
RLd +
VS
* N3 N1
* i2 N2
*
iL D1 Cf
VO _
D3
T
F
i3
0
Buck
变压器
单端正激变换器的变压器
+ _
VN
N
d
dt
Buck到单端正激的演变
第1步：加入隔离变压器； 第2步：加入磁复位电路； 第3步：加入阻断二极管。
Lf
diL dt
Vo
变压器磁通变化量：
N3
d
dt
VS
iL
Vo Lf
Toff
VS N3
Toff
'
稳态运行时的主要关系
iS A
i1
D D2 H Lf
RLd
+
VS
* N3 N1
* i2 N2
*
iL D1 Cf
VO _
D3
T
F
i3
0
变压比：
iL iL 0
p 正激——开关管导通时电源将能量直接传送给负载
p由
Vo VS
N2 D N1
可知其特性与Buck相同，但可通过设计匝比实现升降压
p由 D N1 可知，单端正激变换器的最大占空比与去磁绕组匝比有关
N3 N1
n 单端正激变换器是buck电路的隔离型版本 n 单端正激变换器需增加去磁绕组 n 单端正激变换器的最大占空比与去磁功能有关
VS
N1
d
dt
d 0
dt
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Vi
n
()
Vin W3
DRTS
Where DR = (Tr-Ton) / Ts
正激变换器
6
二, 基本工作原理(续) [ Tr, Ts ]
Q oQff,tu&rnedreOseFtF
励磁电流iM从W1转移到W3上后, 减小到零:
iW 3 K1[3V LiPnTonV LiPn(tTon)
到Tr时刻后, 所有绕组中电流为零, 电压也为零.
4.开关管峰值电流较低;
5.变压器是个纯粹的变压器;
6.变压器铁芯不必加气隙; 但
在有的铁芯中为了减少Br,需 加很小的气隙.
去磁能量在磁场中而不是在 去磁线圈的电流里
关断时的电流与关断时去磁回路的电流不等，因为能量相等而匝数不一样
E 1 I 2L 2
正激变换器
2
二, 基本工作原理
Q turned ON
原副边绕组上的电压为:
VW1 K13Vin VW 2 K23Vin
Where K13 = W1/W3, K23 = W2/W3
正激变换器
5
二, 基本工作原理(续)[Ton, Tr]
Q turned OFF
Q上的电压: VQVinK13Vin
Vin反向加在复位绕组W3上, 故磁通减小:
W3
d dt
B = Bmax - Br
Br
Im(maxI)m
因为磁通复位，有 () ()
D D R (7) NP NR
where DR 1D
正激变换器
10
NR
Vin
NP
UP
Q DR
BS Br
NS
Lf
US
Cf
B = Bmax - Br
Im(maxI)m
Vout
五. 磁通复位的关系(续)
Q关断时,开关管上的耐压为
Q上的电压: VQ Vin
正激变换器
7
UP,IP
正激变换器
三. 输入端电流电压关系
P inV in IinU P(rm )IP s(rm ) (s1)
UP Vin UP(rm )s D UP D Vin UP(av)eDP UDiV n
IP(rm)s DIP IP(a v)e DIP
由(1)得
IP(rms)
Vin
NP
UP Q
NS D1 Lf US D2 Cf
Vout
七. 元器件的选择 2.整流二极管D1, D2, DR
D1所承受的电压为
UD1R
NS NR
Vin(max)
(17)
D1所流过的最大电流为
ID1 iS(max)
Iout(1D)2V (Lof utVD)Ts
(18)
正激变换器
17
NR
Vin
NP
U Q V in U P
V in
NP NR
V in
复位线圈箝位二极管的反向承压为
UD R R
NR NP
Vin
考虑Q的耐压和变压器窗口的利用率,因此,一 般复位绕组NR取NP一样. 即
NP NS
正激变换器
11
最大占空比限制
正激变换器
12
NR
Vin
NP
UP
BS Br
NS
Lf
Vout
六,原副边电流的关系
Q所流过的最大电流为
IQ iP(max)
iP(Lmax )iMP
(15) (16)
正激变换器
15
NR
Vin
NP NS
UP
US
Q
Lf
Vout
Cf
七. 元器件的选择 1.开关器件Q
2
iP(LmaxiP ) (Lmi n()1D L )D f sV T inN NP S
iPL
IPL iM
正激变换器
16
NR
Im(maxI)m
由(6‘)和(12)可得原边电流最大值
iP(maxi)P(Lmax )iM(P14)
正激变换器
14
NR
Vin
NP NS
UP
US
Q
Lf
Vout
七. 元器件的选择
Cf
1.开关器件Q
Q所承受的电压为
BS Br
UQVin(max) N NR PVin(max)
B = Bmax - Br
Im(maxI)m
正激变换器的工作原理
正激变换器
1
Forward converter (正激变换器)
一, 基本电路
Forward converter 是在Buck converter 中插入一个transformer 得到的.
特点:
电感不能省
1.电路比较简单,铜耗较低;
2.输出电压电流纹波较小;
3.变压器磁芯单边磁化;
US
Cf
1,副边电流 电感Lf上的电流平均值为输出电流Iout.即
ILfIout iS(ma2 x)iS(min)
(8)
同理，可得
B = Bmax - B r iSiS(m aixS()m in(U ) SV L D f)V ouD t s(T 9)
由(8),(9)和(5)可得到
Im(maxI)m
iS(maxI)out(1D)2V L (of utVD)Ts (10) iS(mi n)Iout(1D)2V L (of utVD)Ts (11)
IS(rm)s DIS , IS(av)eDIS
由(4)得 IS Iout
IS(av)eDoIut
(6)
IS(rm)s DIout
正激变换器
9
五. 磁通复位的关系
Vin LP
DTs
iMP
V i n Ds T iML P PN P( )(6‘)
同理，可得
BS
V in D R T s iML R RN R ( ) (6“)
BS Br
正激变换器
3
二, 基本工作原理(续) [0, Ton]
Q turned ON
d W1 dt Vin
()
Vin W1
DTs
iMP
Vin LP
t
正激变换器
4
二, 基本工作原理(续) [Ton, Tr]
Q turned OFF
复位绕组的电压为: VW3 Vin
UP Q
NS D1 Lf US D2 Cf
Vout
七. 元器件的选择 2.二极管D1, D2, DR
D2所承受的电压为
UD2R
NS NP
1 D Iin
IP(ave) Iin
IP
1 D
I in
(2)
(3)
8
US,IS
四. 输出端电流电压关系
P o uV toIu ot uU tS (rm )IS (r sm ) Is S V D (4)
US(VoutVD)/D U S(rm ) s D U S(V ou V t D )/ D (5) U S(av ) eDSU V ou tV D
正激变换器
13
NR
Vin
NP NS
UP
US
Lf
Vout
六,原副边电流的关系
Cf
2,原边电流
2
iP(LmaxN N ) P SIout(1D 2)L D f sV T inN NP S (12)
BS Br
2
B = Bmax - Br iP(Lmi n)N NP SIout(1D 2)L D f sV T inN NP S (13)