(完整)高效单端正激DCDC变换器.
DCDC变换器的设计方案
DC-DC变换器的设计方案一种模块化高效DC-DC变换器的开发与研制设计方案一、设计任务：设计一个将220VDC升高到600VDC 的DC-DC变换器。
在电阻负载下，要求如下：1、输入电压U=220VDC，输出电压u=600VDC。
2、输出额定电流|;:=2.5A，最大输出电流Iomax=3Ao3、当输入山在小范围内变化时，电压调整率SV W2%（在匕=2.5A时）。
4、当|<在小范围你变化时，负载调整率SI W5%（在||=220VDC时）。
5、要求该变换器的在满载时的效率n±90%o6、输出噪声纹波电压峰-峰值U t）pp<1V（在Ui=220VDC,u=600VDC,［（=2・5A条件下）。
7、要求该变换器具有过流保护功能，动作电流设定在3A o8、设计相关均流电路，实现多个模块之间的并联输出。
二、设计方案分析1、DC-DC升压变换器的整体设计方案主电路图1DC-DC变换器整体电路图如图1升压式DC-DC变换器整体电路所示，该DC/DC电压变换器由主电路、采样电路、控制电路、驱动电路组成；开关电源的主电路单元、样电路单元采、控制电路单元、驱动电路单元组成闭环控制系统，是相对输出电压的自动调整。
控制电路单元以SG3525为核心，精确控制驱动电路，改变驱动电路的驱动信号，达到稳压的目的。
2、DC-DC升压变换器主电路的工作原理DC-DC功率变换器的种类很多。
按照输入/输出电路是否隔离来分，可分为非隔离型和隔离型两大类。
非隔离型的DC-DC变换器又可分为DC600V降压式、升压式、极性反转式等几种；隔离型的DC-DC 变换器又可分为单端正激式、单端反激式、双端半桥、双端全桥等几种。
下面主要讨论非隔离型升压式DC-DC 变换器的工作原理。
图2(a )DC-DC变换器主电路图2(b )DC-DC 变换器主电路图2(a )是升压式DC-DC 变换器的主电路，它主要由开关变换电路、高频变压电路、整流电路、输出滤波电路四大部分组成；图1(b )是用matlab 模拟主电路 DC220V出的升压式DC-DC变换器的主电路图。
DC-DC变换器BUCKBOOST
最基本的斩波电路如图1所示，斩波器负载为R 。
当开关开关开关是最常见的电子元件，功能就是电路的接通和断开。
接通则电流可以通过，反之电流无法通过。
在各种电子设备、家用电器中都可以见到开关。
[全文]S 合上时，UOUT=UR=UIN ，并持t1时间。
当开关切断时UOUT ＝UR ＝0，并持续莎2时间，T ＝t1＋t2为斩波器的工作周期，斩波器的输出波形如图1（b ）所示。
定义斩波器的占空比D ＝t1／T ，t1，为斩波器导通时间，T 为通断周期。
通常斩波器的工作方式有两种：一是脉宽调制工作方式，即维持t1不变，改变T ；二是脉频调制工作方式，即维持T 不变，改变t1。
当占空比D 从0变到1时，输出电压的平均值从零变到UIN ，其等效，其等效电阻电阻电阻 电阻，物质对电流的阻碍作用就叫该物质的电阻。
电阻小的物质称为电导体，简称导体。
电阻大的物质称为电绝缘体，简称绝缘体。
[全文]也随着D 而变化。
而变化。
图1 降压斩波电路原理在高频稳压开关电源开关电源开关电源1是利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，开关电源一般由脉冲宽度调制（PWM ）控制IC 和MOSFET 构成。
开关电源和线性电源相比，二者的成本都随着输出功率的增加而增长，但二者增长速率各异。
线性电源成本在某一输出功率点上，反而高于开关电源，这一点称为成本反转点。
随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术也在不断地创新，这一成本反转点日益向低输出电力端移动，这为开关电源提供了广阔的发展空间 [全文]的设计中，普遍采用的是脉宽调制方式。
普遍采用的是脉宽调制方式。
因为频率调制方式容易产生谐波干扰，因为频率调制方式容易产生谐波干扰，因为频率调制方式容易产生谐波干扰，而且其而且其而且其滤波滤波器滤波器 凡是有能力进行信号处理的装置都可以称为滤波器。
在近代电信装备和各类控制系统中，滤波器应用极为广泛；在所有的电子部件中，使用最多，技术最复杂要算滤波器了。
单端有源箝位DCDC变换器.
单端有源箝位DC/DC变换器单端有源箝位DC/DC变换器类别：电源技术作者：西安无线电二厂高季荪（西安710016）来源：《电源技术应用》摘要：单端正激式及反激式变换器的性能，因采用了有源箝位/恢复技术而大大增强。
其优点是效率高，对外干扰及器件应力小。
本文介绍了两种有源箝位电路拓扑，对电路工作状态进行了分析，对磁化电流和负载电流之间的关系进行了推导。
最后，对这种有源箝位的DC/DC变换器的优点，作了归纳。
关键词：功率变换开关电源 ZVS1 引言在开关电源里，可把直流电压从一个电平变换到另一个电平。
诸如buck电路，boost电路以及buck－boost电路。
但是，当要求把相当高的直流电压变换到相当低的直流电压时，常规变换技术的效率较低，特别是当变换器的工作频率在1MHz以上时，开关损耗变得特别大。
图1电路就是常规的buck（正激式）变换器。
该变换器在正常工作期间，开关管S1导通，把输入电压和输出电压之差加在电感L1上，使电感L1中的电流增加，并对输入电容CS充电；该电流又送至负载RL上。
当开关S1关断时，电感L1极性反向使二极管D1导通，然后，电流流经D1和L1，其幅度是逐渐下降的，直到S1再导通为止，又开始下一个工作周期。
图2为常规的buck boost变换器，它用变压器T把输入及输出电压隔离开来。
该变换器可使输出电压的幅值大于或小于其输入电压的幅值。
此电路的缺点是开关管电流和二极管电流均比基本的buck或boost变换器的电流大。
本文所介绍的具有有源箝位的DC/DC功率变换器，可以在1MHz以上的开关频率下，以零电压谐振变换来工作。
电路中，只需要一个磁芯兼作电感和变压器。
通过改变匝比，以获得所需要的电压。
对其输出特性的控制和普通的变换器拓扑一样。
用零电压谐振变换和变压器隔离技术，对磁芯无特殊要求。
该电路控制部分采用脉宽调制技术（PWM），工作频率高，效率也高，且输入输2 电路结构说明图3为本文重点介绍的具有有源箝位的DC/DC变换器电路。
DC／DC变换器的典型电路结构
DC／DC变换器的典型电路结构最基本的斩波电路如图1所示，斩波器负载为R。
当开关S合上时，UOUT=UR=UIN，并持t1时间。
当开关切断时UOUT＝UR＝0，并持续莎2时间，T＝t1＋t2为斩波器的工作周期，斩波器的输出波形如图1（b）所示。
定义斩波器的占空比D＝t1／T，t1，为斩波器导通时间，T为通断周期。
通常斩波器的工作方式有两种：一是脉宽调制工作方式，即维持t1不变，改变T；二是脉频调制工作方式，即维持T不变，改变t1。
当占空比D从0变到1时，输出电压的平均值从零变到UIN，其等效电阻也随着D而变化。
图1 降压斩波电路原理 在高频稳压开关电源的设计中，普遍采用的是脉宽调制方式。
因为频率调制方式容易产生谐波干扰，而且其滤波器设计也比较困难。
（1）降压式（Buck）DC／DC变换器 如图1所示的直流变换器在使用时的输出纹波较大，为降低输出纹波，可在输出端接入电感L、电容C，如图2所示。
图中的VD1为续流二极管。
降压（Buck）式变换器的输出电压平均值UOUT总是小于输入电压UIN。
电路中通过电感的电流（iL）是否连续，取决于开关频率、滤波电感L和电容C的数值。
图2 降压式（Buck）变换器 当电路工作频率较高时，若电感和电容量足够大并为理想元件，则电路进入稳态后，可以认为输出电压为常数。
当晶体管VT1导通时，电感中的电流呈线性上升，因而有 式中，ton为晶体管导通时间；iOUT（max）为输出电流的最大值；iOUT（min）为输出电流的最小值；Δion为晶体管导通时间内的输出电流变量。
当晶体管截止时，电感中的电流不能突变，电感上的感应电动势使二极管导通，这时 式中，toff为晶体管截止时间；Δioff为晶体管截止时间内的输出电流变量。
在稳态时 式中，Δi为输出电流变量。
因为电感滤波保持了直流分量，消除了谐波分量，故输出电流平均值为 式中，R为负载电阻。
（2）升压式（Boost）DC／DC变换器 图3为升压式DC／DC变换器，它由功率晶体管VT1、储能电感L、二极管VD1及滤波电容C组成。
《DCDC变换器》课件
提高电源系统的稳定性和 可靠性
降低电源系统的成本和维 护费用
提高电源系统的效率和性 能
提高电源系统的灵活性和 适应性
卫星电源系统：为 卫星提供稳定的电 源
航天器电源系统： 为航天器提供稳定 的电源
航空电子设备：为 航空电子设备提供 稳定的电源
导弹武器系统：为 导弹武器系统提供 稳定的电源
用于控制系统的电源供应 电机驱动和控制 传感器信号处理 工厂自动化设备的能源管理
数字化控制技术在DCDC变 换器中的应用
数字化控制技术的发展趋 势和挑战
软开关技术的概念：通过控制开关的导通和关断时间，实现开关的软切换，降低开关损耗。 软开关技术的分类：包括零电压开关（ZVS）、零电流开关（ZCS）和零电压零电流开关 （ZVZCS）。
软开关技术的应用：在DCDC变换器中，软开关技术可以提高变换器的效率和稳定性。
DCDC变换器广泛应用于各种 电子设备和电源系统中
它具有效率高、体积小、重 量轻等优点
实现直流电压的转换
为负载提供稳定的直流电压
添加标题
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用于分布式电源系统
添加标题
添加标题
提高电源利用效率和可靠性
按工作原理分类： 升压型、降压型 和升降压型
按输入输出电压 关系分类：隔离 式和非隔离式
按控制方式分类： 脉宽调制（PWM） 和脉冲频率调制 （PFM）
DCDC变换器的技 术发展
提高转换 效率：采 用新型拓 扑结构、 控制策略 等
降低损耗： 优化电路 设计、材 料选择等
提高稳定 性：采用 先进的控 制算法、 保护措施 等
提高可靠 性：采用 冗余设计、 故障诊断 等
提高集成 度：采用 模块化设 计、集成 电路等
一种高效率ACDC变换器的实现方案
一种高效率AC-DC变换器的实现方案一种高效率AC/DC变换器的实现方案提要：本文提出一种高效率AC-DC变换器的实现思路，对实现高效率的各环节的效率分析，提出实现的方案，最后，给出实验数据。
输入电压为85V输出24V的电源效率约为93%。
在一般开关电源的设计方案中，开关损耗和器件的导通损耗（特别是整流器件的导通损耗）是困扰开关电源设计者的一大难题。
当效率达到一定程度后，再进一步提高效率深感困难，甚至无从下手。
尽管采用了有源箝位、移相零电压开关、同步整流器等先进的，使电源效率得到一些提高，但是所付出的代价也是很大的。
能在用常规的电路拓扑基础上加以改进，得到所希望的高效率，是当今电源设计的热点和最经济的方案。
为实现这一目标通常的设计手段很难达到的，欲实现并超过这一目标必须明确各部分的损耗，并设法减小甚至消除其中的某些损耗。
1损耗及效率分析开关电源的损耗基本上有以下几个构成：输入电路损耗、主开关的导通损耗和开关损耗、控制电路损耗、变压器损耗、输出整流器损耗。
1.1输入电路损耗主要有电源滤波器的寄生电阻上的损耗，通常在输入功率的百分之零点几，实际上几乎没有温升，故可以忽略不计；限制浪涌电流的负温度系数热敏电阻上的损耗，通常不到输入功率的1％；输入整流器损耗，约输入功率的1％。
整个输入电路损耗约输入功率的1％-1.5％。
以上损耗一般无法进一步减小。
1.2主开关上的损耗主开关上的损耗可分为导通损耗和开关损耗，交流输入电压范围在85V~264V时，以85V的开关管导通损耗最高，在264V时开关损耗最高。
在各种电路拓扑中反激式变换器的开关损耗和导通损耗最高，以尽可能不采用为好。
单端正激（包括双管箝位电路拓扑）因其最大占空比不会大于0.7也尽可能不采用为好。
惟有桥式（全桥与半桥）和推挽电路拓扑有可能实现高效率功率变换。
但是，欲明显减小甚至消除开关损耗并且不附加缓冲（谐振）电路，同时采用简单、常规的PWM控制方式是实现高效功率变换的目标。
基于单端正激模型的双向DC-DC变换器研究
基于单端正激模型的双向DC-DC变换器研究时间：2012-09-11 来源：作者：摘要：本文对基于单端正激变换器的隔离式双向DC-DC变换器进行了研究，电路结构简洁，可应用于同步整流技术，具有高性能、成本低的优点。
经过对其拓扑的分析，给出了各开关管工作时序，对正向和反向的工作原理进行了说明，结合参数设计要求，给出了电路各关键参数的选择方法，为了使变换器能够稳定有效工作，采取正向电压外环电流内环双闭环、反向电压单闭环控制的方式。
最后通过试验，充分证明了该变换器的可行性和先进性。
叙词：双向变换DC-DC 正激参数选型双闭环Abstract：A kind of isolated bi-directional DC-DC converter based on the single-ended forward converter has been researched in this paper, which has the advantages of simple topology, low loss and high performance. This converter can also be used in the condition of synchronous rectification. Considering the characteristics of the circuit, driving signal waveforms of each switch are analyzed, while the working principle of both forward and reverse mode is introduced. Combining the requests of the system, the methods of choosing the key parameters are given. In order to ensure the efficiency and dynamic response, voltage and current dual-close loop control strategy is adopted in the forward conversion, while single voltage feedback is adopted in the reverse mode. The correctness and feasibility of this converter are verified through simulation tests.Keyword：Bi-directional converter, DC-DC, Forward, Key parameters,Dual-close loop1 引言双向DC-DC变换器是DC-DC变换器的双象限运行，它的输入电压、输出电压极性不变，输入电流、输出电流的方向可以改变[1]。
DC-DC直流变换器
DC-DC直流变换器第⼀章绪论本章介绍了双向DC/DC变换器（Bi-directional DC/DC Converter，BDC)的基本原理概述、研究背景和应⽤前景，并指出了⽬前双向直流变换器在应⽤中遇到的主要问题。
1.1 双向DC/DC变换器概述所谓双向DC/DC变换器就是在保持输⼊、输出电压极性不变的情况下，根据具体需要改变电流的⽅向，实现双象限运⾏的双向直流/直流变换器。
相⽐于我们所熟悉的单向DC/DC 变换器实现了能量的双向传输。
实际上，要实现能量的双向传输，也可以通过将两台单向DC/DC变换器反并联连接，由于单向变换器主功率传输通路上⼀般都需要⼆极管，因此单个变换器能量的流通⽅向仍是单向的，且这样的连接⽅式会使系统体积和重量庞⼤，效率低下，且成本⾼。
所以，最好的⽅式就是通过⼀台变换器来实现能量的双向流动，BDC就是通过将单向开关和⼆极管改为双向开关，再加上合理的控制来实现能量的双向流动。
1.2 双向直流变换器的研究背景在20世纪80年代初期，由于⼈造卫星太阳能电源系统的体积和重量很⼤，美国学者提出了⽤双向Buck/Boost直流变换器来代替原有的充、放电器，从⽽实现汇流条电压的稳定。
之后，发表了⼤量⽂章对⼈造卫星应⽤蓄电池调节器进⾏了系统的研究，并应⽤到了实体中。
1994年，⾹港⼤学陈清泉教授将双向直流变换器应⽤到了电动车上，同年，F.Caricchi 等教授研制成功了⽤20kW⽔冷式双向直流变换器应⽤到电动车驱动，由于双向直流变换器的输⼊输出电压极性相反，不适合于电动车，所以他提出了⼀种Buck-Boost级联型双向直流变换器，其输⼊输出的负端共⽤。
1998年，美国弗吉尼亚⼤学李泽元教授开始研究双向直流变换器在燃料电池上的配套应⽤。
可见，航天电源和电动车辆的技术更新对双向直流变换器的发展应⽤具有很⼤的推动⼒，⽽开关直流变换器技术为双向DC/DC变换器的发展奠定了基础。
1994年，澳⼤利亚Felix A.Himmelstoss发表论⽂，总结出了不隔离双向直流变换器的拓扑结构。
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。
详细经典的正激变换器工作原理ppt课件
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; 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.
(38)
Ae AW
D Pin Po PM kW jBf s
(39)
PM Pin
DI MP(rms) DiMP
I in
3Iin
(39)中的PM与Pin相比很小时,为计算方 便,PM可忽略
32
NR
Vin
NP NS D1Lf源自UPUS D2 Cf
Q
Vout
七. 元器件的选择
5.变压器的设计
根据(39),确定磁芯的大小. 于是得到 Ae,AW,lm
Cf
2,原边电流
iPL(max)
NS NP
I out
(1 D)DTsVin 2Lf
NS NP
2
(12)
BS Br
2
B = Bmax - Br
iPL(m in)
NS NP
I out
(1 D)DTsVin 2Lf
NS NP
(13)
Im(maxI)m
由(6‘)和(12)可得原边电流最大值
iP(max) iPL(max) iMP (14)
14
NR
Vin
NP NS
UP
US
DC-DC正激变换器设计指南
介绍单端正激变换器拓扑技术作为最佳方案，广泛地应用于工业控制、电信中心局设备、数字电话及使用分布式配电系统等DC-DC 应用当中。
在DC-DC 单端正激变换器的设计当中，DPA-Switch 的产品的优势如下：• 元件数目低• 高效率（使用同步整流时，效率通常>91%）• 内置缓启动降低了应力及过冲• 内置精确的线电压欠压检测• 内置精确的线电压过压关断保护• 内置可调整的限流点• 内置过载及开环故障保护• 内置过热关断保护•在输入高压及负载瞬变情况下，可编程的占空比降低特点限制了占空比的偏移程度• 极好的轻载效率• 可选的300 kHz 或400 kHz 的工作频率• 无损耗集成的逐周期电流限制本设计指南中举例的电路对这些特点的使用以及DP A-Switch 的其它特点进行了说明。
范围本文说明了使用DPA-Switch 的具有单输出的单端正激变换器设计的设计指南。
它可以用来帮助系统工程师及电路设计师熟悉DC-DC 应用中DPA-Switch 的性能和要求。
此应用指南所提供的材料用于帮助DP A-Switch DC-DC 正激变换器设计的用户正确使用PI Expert 软件设计工具。
后续的应用指南还将包括更加复杂设计的全面的设计过程。
关于最新的应用信息及设计工具，建议设计者查看Power Integrations 网站 。
图 1. 具有单输出的DP A-Switch 单端正激变化器的典型电路结构应用指南AN-31DPA-Switch®DC-DC 正激变换器设计指南July 2004AN-31版本C 07/04图1所示为具有单一稳压输出的DPA-Switch 电源的典型 电路。
本设计指南对图1具体实现电路中的元件选择所需要注意的事项进行了讨论。
同时，本文还涉及到怎样在成本、效率及复杂性之间进行选择和折衷，包括同步整流的替换方法及产生偏置电压的可选方法。
系统要求设计开始时，要对规格要求进行评估。
单端正激变换器
单端正激变换器1、电路拓扑图2、电路原理其变压器T1起隔离和变压的作用，在输出端要加一个电感器Lo（续流电感）起能量的储存及传递作用，变压器初级需有复位绕组Nr（此点上我对一些参考书籍存疑，当然有是最好，实际应用中考虑到变压器脚位的问题）。
在实际使用中，我也发现此绕组也用RCD吸收电路取代亦可，如果芯片的辅助电源用反激供给则也可削去调整管的部分峰值电压（相当一部份复位绕组）。
输出回路需有一个整流二极管D1和一个续流二极管D2。
由于其变压器使用无气隙的磁芯，故其铜损较小，变压器温升较低。
并且其输出的纹波电压较小。
3、变压器计算一般来说高频变压器的设计可划分为以下六个步骤：a、选择磁芯材料和磁芯结构形式。
b、确定工作频率，工作最大磁感应强度Bm。
c、计算并初选磁芯型号。
d、计算并调整原、副边匝数。
e、计算并确定导线线径。
f、校核窗口面积和最大磁感应强度Bm。
现就这六个步骤来讨论单端正激式变压器的设计：★选择磁芯材料和磁芯结构形式高频变压器磁性材料选择的标准为高初始磁导率μi、低矫顽力Hc、高饱和磁感应强度Bs、低剩磁Br、高电阻率ρ和高居里温度点。
磁导率高，变压器工作时励磁电流就小；矫顽力低则磁滞损耗比较小；高饱和磁感应，低剩磁，变压器工作时磁通变化范围DB可以较大，相应减小了变压器体积；高电阻率，高频工作时涡流损耗比较小；高居里温度点，变压器工作温度可以相应提高，但以上各项要求不可能同时得到满足，不同的磁性材料存在其长处也必然存在不足，需视具体应用条件加以选择。
一次电源工作频率一般选择在60KHz～150KHz之间，二次电源产品工作频率一般选择在100KHz～400KHz之间，在这个频率范围，宜选用Mn-Zn铁氧体材料，目前二次电源常用的铁氧体材料包括TDK的PC30－PC40，Magnetics的P材料，PHILIP的3F3及899厂的R2KB2等。
磁芯结构形式的选择一是考虑能量传递，二是考虑几何尺寸的限制，三是考虑磁芯截面积和窗口面积的比例，多路输出变压器一般要求有较大的窗口面积，选择EE型、EI型或PQ型磁芯，可具有较大的窗口和良好的散热性，DC/DC模块电源可选用FEY型、FEE型、EUI型等，铃流变压器要求磁芯截面积比较大，可选用GU形磁芯；此外还应考虑变压器的安装，加工方便性，成本等，目前中、大功率通常选用GU 形磁芯，这种磁芯特点是有较大的截面积，漏磁很小，采用国产材料，成本低，但出线需手焊。
高效单端正激DCDC变换器.
高效单端正激DC/DC变换器高效单端正激DC/DC变换器类别：电源技术作者：西安交通大学王鹤杨宏（西安710049）来源：《电源技术应用》摘要：介绍一种特殊的单端正激DC/DC变换器，该变换器具有较高的功率传输效率和较大的功率输出。
关键词：单端正激变换器高效1 引言DC/DC变换器广泛应用于通信、计算机及汽车等领域，近年来DC/DC 变换器技术有了很大的发展，重点是研究高效、高功率输出、结构简单和价廉的变换器。
本文介绍一种特殊的单端正激200W48V/24V变换器，由于电路的特殊结构，该变换器具有稳定性好、效率高、功率密度高等优点。
2 电路设计该DC/DC变换器的控制电路选用TL494，它是一种性能优良、功能齐全的集成控制器，功能框图如图1所示，主要管脚功能如下：12脚：接电源正端，电压范围7V～40V。
7脚：公共负端。
14脚：输出5V基准电压。
6脚：外接定时电阻RT，常取数kΩ以上。
5脚：外接定时电容CT，产生锯齿波电压送比较器和死区时间比较器，振荡频率为f=1/RTCT4脚：死区时间控制，输入直流电压（0～4）V，控制TL494输出脉冲的占空比=0.45～0，在此基础上，占空比还受反馈信号控制，4脚还常用作软起动控制端，使输出脉冲宽度由0逐渐达到设计值。
13脚：输出方式控制，当U13=0时，用于驱动单端电路。
TL494的内部包含两个相同的误差放大器，它们的输出端经二极管隔离后送至比较器的同相端，与反相端的锯齿电压相比较，并决定输出电压的宽度，调宽过程可由3脚上的电压来控制，也可分别经误差放大器进行控制。
两个放大器独立使用，用于反馈电压和过流保护，3脚接RC网络，提高整个电路的稳定性。
完整电路原理如图2所示。
输出电压UO经R1和R2分压后加到1脚，当UO变化时，误差放大器1的输出电压随之改变，即与锯齿波电压的比较电平发生改变，比较器输出的脉冲宽度改变，通过TL494输出的驱动脉冲改变开关管的导通时间，从而实现调宽稳压的目的。
种高效率ACDC变换器的实现方案
提要：本文提出一种高效率AC-DC变换器的实现思路，对实现高效率的各环节的效率分析，提出实现的方案，最后，给出实验数据。
输入电压为85V输出24V的电源效率约为93%。
在一般开关电源的设计方案中，开关损耗和器件的导通损耗（特别是整流器件的导通损耗）是困扰开关电源设计者的一大难题。
当效率达到一定程度后，再进一步提高效率深感困难，甚至无从下手。
尽管采用了有源箝位、移相零电压开关、同步整流器等先进的，使电源效率得到一些提高，但是所付出的代价也是很大的。
能在用常规的电路拓扑基础上加以改进，得到所希望的高效率，是当今电源设计的热点和最经济的方案。
为实现这一目标通常的设计手段很难达到的，欲实现并超过这一目标必须明确各部分的损耗，并设法减小甚至消除其中的某些损耗。
1 损耗及效率分析开关电源的损耗基本上有以下几个构成：输入电路损耗、主开关的导通损耗和开关损耗、控制电路损耗、变压器损耗、输出整流器损耗。
1.1 输入电路损耗主要有电源滤波器的寄生电阻上的损耗，通常在输入功率的百分之零点几，实际上几乎没有温升，故可以忽略不计；限制浪涌电流的负温度系数热敏电阻上的损耗，通常不到输入功率的1％；输入整流器损耗，约输入功率的1％。
整个输入电路损耗约输入功率的1％-1.5％。
以上损耗一般无法进一步减小。
1.2 主开关上的损耗主开关上的损耗可分为导通损耗和开关损耗，交流输入电压范围在85V~264V时，以85V 的开关管导通损耗最高，在264V时开关损耗最高。
在各种电路拓扑中反激式变换器的开关损耗和导通损耗最高，以尽可能不采用为好。
单端正激（包括双管箝位电路拓扑）因其最大占空比不会大于0.7也尽可能不采用为好。
惟有桥式（全桥与半桥）和推挽电路拓扑有可能实现高效率功率变换。
但是，欲明显减小甚至消除开关损耗并且不附加缓冲（谐振）电路，同时采用简单、常规的PWM控制方式是实现高效功率变换的目标。
电源界的一个不成文的观点：不稳压的比稳压的效率高、不隔离的比隔离的效率高、窄范围输入电压的比宽范围输入的效率高。
dcdc变换器的工作原理
dcdc变换器的工作原理
DC-DC变换器是一种电力转换装置，它将输入直流电压转换为不同电压级别的输出直流电压。
该设备通常由输入电感、输出电感、开关管和滤波器等组成。
其工作原理基于开关管的控制，通过周期性的开启和关闭来调整输入电源和输出负载之间的能量转移。
当开关管处于闭合状态时，输入电源的电流将通过输入电感，并在输出电感上引起电感耦合。
这导致输出电感的磁感应强度增加，从而使输出电流增加。
同时，输出电感储存的能量被输出负载吸收。
当开关管处于断开状态时，输入电压不再传输到输出负载。
此时，输出电感存储的磁能会导致输出电流继续流动，以保持输出电压的稳定性。
通过调整开关管的开关频率和占空比，可以实现输出电压的调节。
此外，为了减少电源波纹和噪声，DC-DC变换器还配备了滤波器。
滤波器通常由电容器和电感器组成，用于平滑电压和消除高频噪声。
综上所述，DC-DC变换器通过控制开关管的开合状态，利用电感的储能和电容的滤波效果，实现了输入直流电压向输出直流电压的转换。
它是许多电子设备中的重要组件，适用于各种电源转换和电压调节的应用场景。
常见反激式、正激式、桥式、推挽式DC／DC电源变换器的拓扑类型
主题: 常见反激式、正激式、桥式、推挽式DC／DC电源变换器的拓扑类型常见DC/DC电源变换器的拓扑类型见表1～表3所列。
表中给出不同的电路结构，同时也给出相应的电压及电流波形(设相关的电感电流为连续工作方式)。
PWM表示脉宽调制波形，U1为直流输入电压，UDS为功率开关管S1(MOSFFT)的漏一源极电压。
ID1为S1的漏极电流。
IF1为D1的工作电流，U0为输出电压，IL为负载电流。
T为周期，t为UO呈高电平(或低电平)的时问及开关导通时间，D为占空比，有关系式：D=t/T。
C1、C2均为输入端滤波电容，CO为输出端滤波电容，L1、L2为电感。
1、常见单管DC/DC电源变换器
2、常见反激式或正激式DCDC电源变换器
3、常见桥式或推挽式DCDC电源变换器。
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高效单端正激DC/DC变换器
高效单端正激DC/DC变换器
类别：电源技术
作者：西安交通大学王
鹤杨宏（西安710049）来源：《电源技术应用》
摘要：介绍一种特殊的单端正激DC/DC变换器，该变换器具有较高的功率传输效率和较大的功率输出。
关键词：单端正激变换器
高效
1 引言
DC/DC变换器广泛应用于通信、计算机及汽车等领域，近年来DC/DC 变换器技术有了很大的发展，重点是研究高效、高功率输出、结构简单和价廉的变换器。
本文介绍一种特殊的单端正激200W48V/24V变换器，由于电路的特殊结构，该变换器具有稳定性好、效率高、功率密度高等优点。
2 电路设计
该DC/DC变换器的控制电路选用TL494，它是一种性能优良、功能齐全的集成控制器，功能框图如图1所示，主要管脚功能如下：
12脚：接电源正端，电压范围7V～40V。
7脚：公共负端。
14脚：输出5V基准电压。
6脚：外接定时电阻RT，常取数kΩ以上。
5脚：外接定时电容CT，产生锯齿波电压送比较器和死区时间比较器，振荡频率为
f=1/RTCT
4脚：死区时间控制，输入直流电压（0～4）V，控制TL494输出脉冲的占空比=0.45～0，在此基础上，占空比还受反馈信号控制，4脚还常用作软起动控制端，使输出脉冲宽度由0逐渐达到设计值。
13脚：输出方式控制，当U13=0时，用于驱动单端电路。
TL494的内部包含两个相同的误差放大器，它们的输出端经二极管隔离后送至比较器的同相端，与反相端的锯齿电压相比较，并决定输出电压的宽度，调宽过程可由3脚上的电压来控制，也可分别经误差放大器进行控制。
两个放大器独立使用，用于反馈电压和过流保护，3脚接RC网络，提高整个电路的稳定性。
完整电路原理如图2所示。
输出电压UO经R1和R2分压后加到1脚，当UO变化时，误差放大器1的输出电压随之改变，即与锯齿波电压的比较电平发生改变，比较器输出的脉冲宽度改变，通过TL494输出的驱动脉冲改变开关管的导通时间，从而实现调宽稳压的目的。
基准电压（14脚）另一路通过R9和R10分压后加到误差放大器的反相端15脚，同相端16脚接过流保护电阻R12的一端，当输出电流超过20A时，误差放大器2输出高电平，随之使开关管的导通时间变短，关断输出。
另外，为了提高整个电路的功率传输效率，该单端正激变换器未采用加去磁绕组的方案，去磁由接到变压器T次级电路的二极管、电容来完成。
在设计时应精确计算电容的取值，确保磁通复位，二极管选用超快速恢复型，同时为防止变压器磁通饱和，在次级电路中采用直流隔离电容C8。
磁性材料选用日本TDK公司的PC40。
3 实验结果
在实验过程中，进行了多次严酷环境下的老化实验，结果表明，该设计方案是可靠的，变换器的各项参数如下：
输入电压：（40～60）V；
输入电流：5A（满载时）；
输出电压：24V；
电压调整率：0.02％(40～60)V输入时；
额定输出功率：200W；
峰值功率：400W；
效率：92％。
4 结语
该设计方案采用了独特的正激拓朴结构，从原理上提高了DC/DC变换器的效率，经过长时间的老化和各种恶劣环境下的实验，证明该设计方案是可行的。