反激变换器的原理与设计(经典)

副边伏秒积 每匝
反过来看：
伏秒平衡就是磁心正向磁化等于反向磁化，也就是磁平衡。
(二).铁损=铜损的讨论
“铁损=铜损”的来源:
工频变压器优化设计经验
工频变压器设计中： 1.绕组较多 2.绕组占面积大
高频变压器设计中: 采用非常细的漆包线作为绕组. 这一经验法则并不成立。
在开关电源高频变压器设计中，确定优化设计有很多因素，而“铁损=铜损”其实是 最少受关注的一个方面。 在高频变压器的设计中，铁损和铜损可以相差较大，有时 两者差别甚至可以达到一个数量级之大，但这并不代表该高频变压器设计不好。
16V-100V输入
24V输出
二.反激变换器的基本工作原理
(一)反激变换器的工作过程: (二)反激变压器的气隙问题 (三)反激变换器的假负载问题: (四)反激变换器的占空比问题:
二.反激变换器的基本工作原理
(一)反激变换器的工作过程:
开通
关断
1.开通: 把能量存储在磁芯和气隙里 2.关断: 把存储在磁芯和气隙里能量通过次级绕组释放给负载
1.原边峰值电流 2.原边电感 3.磁芯截面积 4.磁感应强度
I 1 pk
2 U out I out
U in Dmax
L1 p
U in(min) Ton(max) I 1 pk
磁感应强度一般不超过0.3T.
1.功率变压器的设计
现在我们知道了:1.磁芯型号 2.原边匝数 3.副边匝数
对于变压器设计来说: 我们相当于完成了30%的任务.但是我们心里有底了!
二.反激变换器的基本工作原理
(二)反激变换器的气隙问题
反激变换器的能量究竟是存在气隙里还是磁芯里??
现在我们假设存在气隙,则存储在磁芯中的能量:
存储在气隙中的能量:
0 真空磁导率
r 相对磁导率
Lg 气隙长度
Eg
B2Lg Ae
20
Ec
B2Le Ae
20r
气隙存储能量 磁芯存储能量
Eg Ec
Lg r
反激变换器的原理与设计
CP-HW开发部 贺文涛
内容提纲
一.反激变换器的拓扑分析 二.反激变换器的基本工作原理 三.反激变换器的主功率器件设计 四.变压器设计中几个概念的探讨 五.输入滤波器中几个概念的简单介绍
一.反激变换器的拓扑分析
(a)是降压变换器；
(b)是升压变换器（一般不超过5倍)；
(c)是升降压变换器；
二.反激变换器的基本工作原理
(四)反激变换器的占空比问题:
小于50%:
一般情况下，反激变换器的占空比都做成小于50%，这样 做的目的，可能是因为反激功率比小，做成电流断续模 式比较容易。
大于50%:
但是我们应该明白，反激变换器的占空比可以大于 50%，从理论上说，只要满足伏秒平衡既可。
举例：MPW1500-48A就把反激做成70%。
剩下的任务:
1.确定原边线径大小 2.确定副边线径大小 3.确定气隙 4.确定绕法 ห้องสมุดไป่ตู้.计算损耗 6.别忘了还有穿透深度的问题,选导线要注意
2.功率MOS管的选择
功率MOS管选择的最主要参数: 1.MOS管关断期间承受的最大关断电压 2.MOS管开通时承受的最大导通电流 MOS管承受的最大关断电压 = 输入电压 + 输出电压 * 匝比 MOS管承受的最大电流 = 变压器原边峰值电流
对于反激变换器而言： Q导通期间：磁芯正向磁化 Q关断期间：磁芯反向磁化
正向磁化等于反向磁化
B U T NS
B Uin Ton NpS
B Uo Toff NsS
Uin Ton Uo Toff
Np
Ns
(一).伏秒平衡原理的理解
伏
秒
秒
伏
Uin Ton Uo Toff
Np
Ns
结论:
原边伏秒积 每匝
Le
二.反激变换器的基本工作原理
假设有一个变压器:
相对磁导率为2000 气隙长度为1mm, 磁路长度为100mm,的磁环
气隙存储能量 磁芯存储能量
Eg Ec
Lg r
Le
1 2000 100
20 1
结论: 反激变换器决大部分能量存储在气隙里.
磁路和电路的相似性去理解磁路.
二.反激变换器的基本工作原理
三.反激变换器功率器件的设计
1.功率变压器的设计 2.功率MOS管的选择 3.功率整流管的选择
1.功率变压器的设计
(1)确定匝比
N U D in(min) max U out (1 Dmax)
U1 N1 U2 N2
UinTon N U T out off
说明: 最大占空比一般情况下我们设计为小于0.5; 如果是刚学设计变压器,不妨设为0.5; 匝比要保证在最低输入电压情况下能满载输出
1.功率变压器的设计
(2)磁芯的初步选择
有经验的工程师: 基本上一步选择到位,然后稍加调整既可. 对于我们刚刚上手的兄弟们: 我们可以通过查表,粗略的估计变压器的基本型号.
1.功率变压器的设计
1.功率变压器的设计
(3)确定原边匝数
N1
L1p I1pk Ae Bw
从公式可以看出,在确定原边匝数的时候,我们需要确定四个量.
注:这是理论计算数值,实际上比这高!
3.功率整流管的选择
1.功率整流管承受的最大反向关断电压 2.功率整流管承受的最大导通电流 最大反向关断电压 = 输入电压/匝比 + 输出电压 最大电流 = 变压器副边峰值电流=原边峰值电流 * 匝比
注:这是理论计算数值,实际上比这高!
四.变压器设计中几个概念的探讨
(一).伏秒平衡原理的理解 (二).铁损=铜损的讨论 (三).导线的的电密一般取为2A/mm2--4A/mm2
(一).伏秒平衡原理的理解
法拉第电磁感应定律： U N d dt
可以推出：U N d (BS) dt
U NS dB NS B
dt
T
B U T NS
(一).伏秒平衡原理的理解
B U T NS
(d)是隔离的升降压变换器；
一.反激变换器的拓扑分析
BUCK-BOST变换器应用举例:
太阳能LED照明灯一种应用电路
希望大家能理解:
BUCK—BOST变换器：既可以升压也可以降压!
一.反激变换器的拓扑分析
Flyback变换器的特点：
1.具有隔离功能的BUCK—BOST变换器 2.既可以升压也可以降压
思考题: 1.如果把气隙继续加大,那么存储的能量是否一直加大?
2.反激变换器为什么要加气隙?
3.如果不加气隙反激变换器能工作吗?
漏掉的太多啦!
举例:
1.不加气隙 2.正激变换器加了气隙
储能啊!
二.反激变换器的基本工作原理
(三)反激变换器的假负载问题:
炸!
反激变换器如果没有负载,会出现什么情况?
有时候我们看不到假负载,并不代表没有假负载,可能是 利用电压采样电路代替假负载