单端反激电路的结构解析及其在逆变电源中的应用
单端反激电路在逆变电源中的应用
摘要：介绍了一种采用多管并联和能量回馈技术的单端反激电路，该电路在低压供电的逆变电源中使用，具有电路简单、效率高、稳定可靠等特点。
0 引言
目前，由电池供电的逆变电源一般由两级组成，前级DC/DC电路将电池电压变换成直流约350V电压，后级DC/AC电路将直流350V电压变换为交流220V电压。在这类逆变电源中，前级DC/DC电路一般供电电压较低（12V、24V或48V），输入电流较大，功率管导通压降高，损耗大，所以电源效率很难提高。其电路形式有：单端反激、单端正激、双管正激、半桥和全桥等，对于中小功率（约0.5~1kW）而言，单端反激电路具有一定优势，如：电路简单、控制方便、效率高等。本文以24V电池供电，输出350V/1kW为例，对单端反激电路，在逆变电源前级DC/DC 电路中的应用做一些探讨。
1 常规单端反激电路结构
常规单端反激电路结构如图1所示，该电路的缺点在于功率管VT截止时，变压器初级的反峰能量，被VD1、C 1和R 1组成的吸收电路消耗掉；而且在输出功率相同的情况下，功率管通过电流（相对于多管并联）大，导通压降高，损耗大，所以效率和可靠性较低。
图1 常规单端反激电路结构
2 多管并联的单端反激电路结构
如图2所示，该电路的特点是，主功率电路采用4只功率管并联，每只功率管通过的电流为单管应用时的1/4（假定4只功率管参数一致），则功率管的导通压降也应为单管应用时的1/4.根据计算，在输出550W时，理论上，4管并联比单管可减小通态损耗约20W，提高效率近3个百分点。
图2 4只功率管并联主功率电路
3 采用能量回馈技术的单端反激电路结构
采用能量回馈技术的单端反激电路结构如图3所示，其主要波形如图4所示。在本电路中，用电容C 2、电感L 1、二极管VD1和VD2组成变压器初级反峰吸收电路，可使大部分反峰能量回馈到输入电容C 1上，减少了能量损耗，提高了电路效率。
图3 初级反峰吸收电路
图4 初级反峰吸收电路主要波形
其工作原理如下：
（1）t 0~t 1阶段。
t 0时刻功率管截止，变压器初级电感 L 、漏感 L K、电容 C 2和功率管输出电容C 0开始谐振，并很快使 C 2电压达到 U 0（N 1/N 2），随后次级二极管导通，初级电压被钳位到 U 0（N 1/N 2），初级电感 L 退出谐振，到 t 1时
刻I K为0，同时C 2和C 0上电压达到最大值，即开关管电压U S达到最大值（UIN+U C2MXA）。
（2）t 1~t 2阶段。
在L K、C 2、C 0继续谐振，同时电感L 1参与谐振，C 2、C 0给输入电容C 1回馈能量，并且给L 1补充能量，到t 2时刻谐振停止，C 2电压又下降到U 0（N 1/N 2）。
（3）t 2~t 3阶段。
t 2时刻开始，电感L 1给输入电容C 1回馈能量。
C 2电压被钳位在（N 1/N 2）U 0、C 0即开关管上电压为U IN+（N 1/N 2）U 0，均保持不变，到t 3时刻，L 1中能量释放完毕。
（4）t 3~t 4阶段。
开关管完全截止，C 2电压、C 0电压（即开关管电压）继续保持不变。
（5）t 4~t 5阶段。
t 4时刻功率管导通，其电压U S开始下降，C 0开始通过开关管放电，并很快放完毕（全部损耗在功率管上）；C 2和L 1开始谐振，即把C 2中的能量转移到L 1中，在t 5时刻L 1中电流达到最大值，功率管完全导通。
（6）t 5~t 6阶段。
t 5时刻L 1通过VD1和VD2给输入电容C 1回馈能量，并给C 2充电到-U IN，到t 6时刻L 1中能量释放完毕。
（7）t 6~t 7阶段。
该阶段功率管继续处于完全导通状态。
以上过程形成一个完整工作周期，可以看出，变压器漏感中的能量大部分被回馈到输入电容C 1中（C 0中有部分能量被消耗掉），所以电源效率得到提高。
4 主要器件电压电流应力计算
由图3及原理分析，可得到如下计算公式：
其中：U SMAX即U C0MAX为功率管VT1~VT4所承受的最大电压应力；U INMIN为输入电压最小值（取21V）；
U 0为输出电压（取350V）；
N 1、N 2为变压器初次级匝数（取15匝和117匝）；
△U C2由漏感引起的尖峰电压；
I PK为漏感即初级峰值电流；
L K为初级漏感（取0.4μH）；
C 2为外接电容（取30000pF）；
C 0为VT1~VT4输出电容之和（取4000pF）；
I PAV为功率管导通期间总电流平均值；
η为电源效率（取92%）；
D MAX为最大占空比（取0.7）；
△I p为开关管导通期电流变化量；
t ONMAX为开关管最大导通时间（取23μs）；
L为变压器初级电感值（取38μH）；
I L1MAX为L 1（取0.5mH）中通过的最大电流；
P LK为漏感回馈到输入端的能量；
f为功率管开关频率（取30kHz）。
由以上（1）~（6）式推导和化简，可得出下式：
由（7）~（11）式可计算出功率管、电感L 1所承受的电流电压应力（输出功率550W时）以及反峰吸收电路回馈到输入端的能量：
I PK=47A
U SMAX=188V
I L1MAX=1.5A
P LK=13.25W
同时由（7）~（11）式还可以看出：
（1）若要减小开关管电流应力I PK，则应增加占空比D和变压器初级电感量L ;
（2）若要减小开关管电压应力U SMAX，则应减小变压器初级漏感L K，同时增加C 2值（C 0的值由功率管参数决定）；
（3）若要减小电感L 1中最大电流I L1MAX，则应增大电感L 1的电感量；（4）采用反峰吸收电路后，节省能量13.25W，可提高电源效率约2个百分点。
由以上计算可知，4只功率管额定电流至少应大于50A，考虑到功率管参数的差异性，其导通电流不完全相等，并且一般要留一定的安全裕量，所以，实际应用每只功率管额定电流值应大于50A，通态电阻愈小愈好，而耐压最好大于250V.
根据如下公式，可出计算出二极管VD0所承受的电压应力U D0、电流应力I SK：
由U DO=U 0+U INMAXN 2/N 1 （12）
得：U DO=584V
由I PKN 1=I SKN 2 （13）
得：I SK=6A
其中：I SK为次级峰值电流值。
一般要留一定的安全裕量，所以，而选用二极管额定电压应大于800V，额定电流应大于20A（考虑到过流、短路等因素）。
5 两路单端反激并联电路结构
若要增加输出功率，采用如图5并联结构，该电路结构可输出功率约1.1kW，用一只SG3525控制即可。
图5 两路单端反激并联电路结构
6 试验结果
由两路单端反激并联组成的逆变电源前级DC/DC电路（见图5），输出功率约1.1kW，试验结果如表1所示。
表1 前级DC/DC试验结果
由上述DC/DC电路组成的1kVA逆变电源，输出AC220V50Hz正弦波，试验结果如表2所示，该电源体积320×200×60mm3.
表2 1kVA逆变电源试验结果
7 结束语
综上所述，对于电池（或发电机）供电的低压输入逆变电源，采用单端反激多管并联以及能量回馈技术实现的前级DC/DC，和采用其它形式实现的前级
DC/DC相比，具有电路简单、控制方便、效率高、体积小和可靠性高等特点。
单端反激电路的三种工作模式
单端反激电路的三种工作模式 HDJ 2011-9-6 反激电源有三种工作模式：连续工作模式、断续工作模式、临界连续工作模式。 本文分为3个部分：（1）连续工作模式；（2）断续工作模式；（3）临界连续工作模式； 单端反激电源简图如图表 1所示 图表 1 单端反激电源简图 1. 连续工作模式 单端反激电源满载或者重载时，开关占空比大，副边二极管未关断时MOS 管就会开通，其工作过程没有原副边电流同时为0的情况，即工作在连续模式，其工作波形如图表 2所示。 U q U l k i 2 i q U 2U 1 t t t t t t t 0t 1t 2t 3 V g s t 图表 2 单端反激电源工作过程 工作过程分析如下： 1) t0时刻之前，开关管处于导通状态，原边电流上升，变压器储能，原边电压为正， 副边电压为负，电容C1上对R1缓慢放电，C1电压减小。 原边电流 副边电流
2) t0~t1阶段。t0时刻，关断开关管。(a) 原边电流迅速减小，其减小的速度为Vin/Lm， 副边二极管导通，副边电流迅速增大；(b) 原边激磁电感上的电流减小，原边电压减小，副边电压升高，两者同时过0，然后各自达到最小值和最大值，副边电压为 2V ，原边电压为)//(2p s N N V 。(c) 由于MOS 管有结电容存在，所以其上电压不 能突变，是零电压关断。MOS 管承受的压降为)//(2p s in N N V V +；(d) 这个过程中，由于漏感上的电流不能突变，开始对C1充电，C1不再减小，有增大的趋势。 3) t 1~t2时刻。这个过程中，(a) 原副边电压和MOS 管压降基本保持不变；(b) 由于 t1时刻U1达到负的最大值，其电压高于C1电压，所以C1被充电，并很快达到最大值；(c) 由于变压器能量在释放，副边电流缓慢减小。 4) t 2~t3时刻。t2时刻关断MOS 管。(a) 原边电压迅速升高，副边电压开始降低，并 且在t3时刻达到最大值和最小值。(b) 该过程中电流有一个很大的尖峰，该尖峰产生的原因有两个方面：第一、由于副边电流未减小到0时被强迫关断，所以反射到原边产生；第二、由于原边电感电压在这一过程中变化很快，由dt di L U /?=可知，电流随着电压的变化也迅速增加，该尖峰电流在t3时刻达到最小值； 5) t 3时刻以后，MOS 管结电容放电，很快完全导通，其工作过程跟t0时刻之前一样。 2. 断续工作模式 反激电源在空载或者轻载时有可能工作在断续模式。空载或轻载时，开关的占空比较小，开关关断后副边电流线性减小，在开关开通之前减小到0，这时原、副边电流均为0，反激电源工作在断续工作模式。 单端反激电源断续工作模式下的工作过程如图表 3所示。 t V g s t 3 t 2t 1t 0t t t t t t U 1 U 2i q i 2 U l k U q 图表 3 断续模式反激电源工作过程
UCC38C43隔离单端反激式开关电源电路图
UC3842/UC3843隔离单端反激式开关电源电路 图 开关电源以其高效率、小体积等优点获得了广泛应用。传统的开关电源普遍采用电压型脉宽调制(PWM)技术，而近年电流型PWM技术得到了飞速发展。相比电压型PWM，电流型PWM具有更好的电压调整率和负载调整率，系统的稳定性和动态特性也得以明显改善，特别是其内在的限流能力和并联均流能力使控制电路变得简单可靠。 电流型PWM集成控制器已经产品化，极大推动了小功率开关电源的发展和应用，电流型PWM控制小功率电源已经取代电压型PWM控制小功率电源。Unitrode公司推出的UC3842系列控制芯片是电流型PWM控制器的典型代表。 DC/DC转换器 转换器是开关电源中最重要的组成部分之一，其有5种基本类型：单端正激式、单端反激式、推挽式、半桥式和全桥式转换器。下面重点分析隔离式单端反激转换电路，电路结构图如图1所示。
图1 电路结构图 电路工作过程如下：当M1导通时，它在变压器初级电感线圈中存储能量，与变压器 次级相连的二极管VD处于反偏压状态，所以二极管VD截止，在变压器次级无电流流过，即没有能量传递给负载；当M1截止时，变压器次级电感线圈中的电压极性反转，使VD 导通，给输出电容C充电，同时负载R上也有电流I流过。M1导通与截止的等效拓扑如 图2所示。 图2 M1导通与截止的等效拓扑 电流型PWM 与电压型PWM比较，电流型PWM控制在保留了输出电压反馈控制外，又增加了一 个电感电流反馈环节，并以此电流反馈作为PWM所必须的斜坡函数。 下面分析理想空载下电流型PWM电路的工作情况(不考虑互感)。电路如图3所示。 设V导通，则有 L·diL/dt = ui (1) iL以斜率ui/L线性增长，L为T1原边电感。经无感电阻R1采样 Ud=R1·iL送到脉宽比较器A2与Ue比较，当Ud>Ue，A2输出高电平，送到RS锁存器 的复位端，此时或非门的两个输入中必有一个高电平，经过或非门输出低电平关断功率开
单端反激开关电源方案
反激式开关电源变压器的设计 反激式变压器是反激开关电源的核心，它决定了反激变换器一系列的重要参数，如占空比D ，最大峰值电流，设计反激式变压器，就是要让反激式开关电源工作在一个合理的工作点上。这样可以让其的发热尽量小，对器件的磨损也尽量小。同样的芯片，同样的磁芯，若是变压器设计不合理，则整个开关电源的性能会有很大下降，如损耗会加大，最大输出功率也会有下降，下面我系统的说一下我设计变压器的方法。 设计变压器，就是要先选定一个工作点，在这个工作点上算，这个是最苛刻的一个点，这个点就是最低的交流输入电压，对应于最大的输出功率。下面我就来算了一个输入85V 到265V ，输出5V ，2A 的电源，开关频率是100KHZ 。 第一步，选定原边感应电压V OR 这个值是由自己来设定的，这个值就决定了电源的占空比。可能朋友们不理解什么是原边感应电压，为了便于理解，我们从下面图一所示的例子谈起，慢慢的来。 这是一个典型的单端反激式开关电源，大家再熟悉不过了，下面分析一下一个工作周期的工作情况，当开关管开通的时候，原边相当于一个电感，电感两端加上电压，其电流值不会突变，而线性的上升，有公式上升了的电流： I 升=V S *Ton/L 这三项分别是原边输入电压、开关开通时间和原边电感量．在开关管关断的时候，原边电感放电，电感电流又会下降，同样要尊守上面的公式定律，此时有下降了的电流： Ｉ降=V OR *T OFF /L 这三项分别是原边感应电压（即放电电压）、开关管关断时间和电感量．在经过一个周期后，原边电感电流会回到原来的值，不可能会变，所以，有： V S *T ON /L=V OR *T OFF /L 即上升了的等于下降了的，懂吗？好懂吧!上式中可以用Ｄ来代替T ON ，用(１－Ｄ)来代替T OFF 。移项可得： 图一
基于UC2844的单端反激电源原理及波形
单端反激拓扑的基本电路 单端反激拓扑的基本电路 （b）为Q1电流，（c）为次级整流二极管电流，（d）为Q1的Vce电压工作原理如下：当Q1导通时，所有的次级侧整流二极管都反向截止，输出电容(Co、C1)给负载供电。T1相当于一个纯电感，流过Np的电流线性上升，达到峰值Ip。当Q1关断时，所有绕组电压反向，次级侧整流二极管导通，同时初级侧线圈储存的能量传递到次级，提供负载电流，同时给输出电容充电。若次级侧电流在下一周期Q1导通前下降到零，则电路工作于断续模式（DCM），波形如上图（b）（c）（d），反之则处于连续模式（CCM）
电流模式控制芯片UC2844/3844内部框图如下 工作时序图如下
开关电源启动时输出时序不正确的案例： 电动汽车驱动板有两路开关电源，如下图 开关电源1的UC2844启动电路，其输出包含VDD5 开关电源2的UC2844启动电路，其输出包含+5V电路 尽管两路开关电源的启动电路中电容都是200uF，充电电阻是30kΩ，但由于开关电源2中D26的存在，使得开关电源2充电快，先开始工作，导致光耦U24的副边电源+5V比原边电源先建立。
当光耦U24的副边电源比原边电源先建立时，光耦会输出负压（V out+相对于V out-的电压），如下图。 CH1:VDD5电压CH2:+5V电压CH3:U31 pin6CH4：U31 Pin7 光耦的负压会让运放U20输出一段600mV的负压，如下图 U20 Pin1电压 这段负压输入到控制板的比较器U5反向输入端，此时GENERATRIX信号的电压为-470mV，这个电压已经超过了比较器允许的最大负压（器件资料规定输入负压不得大于0.3V），在环境温度超过73℃时，-470mV 的电压会导致比较器U5输出异常。
单端反激式开关电源-主电路设计
摘要开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关晶体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。 本设计在大量前人设计开关电源的的基础上，以反激式电路的框架，用TOP244Y 构成12V、2.5A开关电源模块,通过整流桥输出到高频变压器一次侧，在二次侧经次级整流滤波输出。输出电压经采样与TL431稳压管内部基准电压进行比较，经过线性光偶合器PC817改变TOP244Y的占空比,从而使电路能直流稳压输出。 关键词开关电源；脉冲宽度调制控制；高频变压器；TOP244Y ABSTRACT Switching power supply is the use of modern electronic technology, control switching transistor turn-on and turn-off time ratio of the output voltage to maintain a stable power supply, switching power supply generally by the pulse width modulation (PWM) control,IC and MOSFET form. The design of a large number of predecessors in the switching power supply design based on the flyback circuit to the framework, using TOP244Y constitute a 12V, 2.5A switching power supply module, through the rectifier bridge output to high-frequency transformer primary side, the secondary side by the time level rectifier output. TL431 by sampling the output voltage regulator with an internal reference voltage comparison, after a linear optical coupler PC817 change TOP244Y duty cycle, so the circuit can be DC regulated output. Keyword Switching Power Supply；PWM Control；high frequency transformer；TOP244Y 目录 前言 (3) 1.反激式PWM高频开关电源的工作原理 (4)
(完整版)单端反激式开关电源的设计..
《电力电子技术》 课程设计报告 题目：单端反激式开关电源的设计学院：信息与控制工程学院
一、课程设计目的 （1）熟悉Power MosFET的使用； （2）熟悉磁性材料、磁性元件及其在电力电子电路中的使用； （3）增强设计、制作和调试电力电子电路的能力； 二、课程设计的要求与内容 本课程设计要求根据所提供的元器件设计并制作一个小功率 的反激式开关电源。我设计的是一个输入190V，输出9V/1.1A的反激式开关电源，要求画出必要的设计电路图，进行必要的电路参数计算,完成电路的焊接任务。有条件的可以用protel99 SE进行PCB电路板的印制。 三、设计原理 1、开关型稳压电源的电路结构 （1）按驱动方式分，有自激式和他激式。 （2）按DC/DC变换器的工作方式分：①单端正激式和反激式、推挽式、半桥式、全桥式等；②降压型、升压型和升降压型等。 （3）按电路组成分，有谐振型和非谐振型。 （4）按控制方式分：①脉冲宽度调制(PWM)式；②脉冲频率调制(PFM)式； ③PWM与PFM混合式。 DC/DC变换器用于开关电源时，很多情况下要求输入与输出间进行电隔离。这时必须采用变压器进行隔离，称为隔离变换器。这类变换器把直流电压或电流变换为高频方波电压或电流，经变压器升压或降压后，再经整流平滑滤波变为直流电压或电流。因此，这类变换器又称为逆变整流型变换器。 DC/DC变换器有5种基本类型：单端正激式、单端反激式、推挽式、半桥式和全桥式转换器。下面重点分析隔离式单端反激转换电路，电路结构图如图1所示。
图1 电路结构图 电路工作过程如下：当M1导通时，它在变压器初级电感线圈中存储能量，与变压器次级相连的二极管VD处于反偏压状态，所以二极管VD截止，在变压器次级无电流流过，即没有能量传递给负载；当M1截止时，变压器次级电感线圈中的电压极性反转，使VD导通，给输出电容C充电，同时负载R上也有电流I 流过。M1导通与截止的等效拓扑如图2所示。 图2 M1导通与截止的等效拓扑 2、反激变换器工作原理 基本反激变换器如图3所示。假设变压器和其他元器件均为理想元器件，稳态工作如下： （1）当有源开关Q导通时，变压器原边电流增加，会产生上正下负的感应电动势，从而在副边产生下正上负的感应电动势，如图 3（a）所示，无源开关VD1因反偏而截止，输出由电容C向负 载提供能量，而原边则从电源吸收能量，储存于磁路中。 （2）当有源开关Q截止时，由于变压器磁路中的磁通不能突变，所以在原边会感应出上负下正的感应电动势，故VD1正偏而导通，
单端反激式开关电源
交流异步电动机变频调速原理： 变频器是利用电力半导体器件的通断作用把电压、频率固定不变的交流电变成电压、频率都可调的交流电源。 现在使用的变频器主要采用交—直—交方式（VVVF变频或矢量控制变频），先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源，然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机。 变频器主要由整流（交流变直流）、滤波、逆变（直流变交流）、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成的。 交-直部分 整流电路：由VD1-VD6六个整流二极管组成不可控全波整流桥。对于380V的额定电源，一般二极管反向耐压值应选1200V，二极管的正向电流为电机额定电流的1.414-2倍。 （二）变频器元件作用 电容C1： 是吸收电容,整流电路输出是脉动的直流电压，必须加以滤波， 变压器是一种常见的电气设备，可用来把某种数值的交变电压变换为同频率的另一数值的交变电压，也可以改变交流电的数值及变换阻抗或改变相位。 压敏电阻： 有三个作用,一过电压保护,二耐雷击要求,三安规测试需要. 热敏电阻：过热保护
霍尔: 安装在UVW的其中二相,用于检测输出电流值。选用时额定电流约为电机额定电流的2倍左右。 充电电阻： 作用是防止开机上电瞬间电容对地短路，烧坏储能电容开机前电容二端的电压为0V；所以在上电（开机）的瞬间电容对地为短路状态。如果不加充电电阻在整流桥与电解电容之间，则相当于380V电源直接对地短路，瞬间整流桥通过无穷大的电流导致整流桥炸掉。一般而言变频器的功率越大，充电电阻越小。充电电阻的选择范围一般为：10-300Ω。 储能电容： 又叫电解电容，在充电电路中主要作用为储能和滤波。PN端的电压电压工作范围一般在430VDC～700VDC 之间，而一般的高压电容都在400VDC左右，为了满足耐压需要就必须是二个400VDC的电容串起来作800VDC。容量选择≥60uf/A 均压电阻：防止由于储能电容电压的不均烧坏储能电容；因为二个电解电容不可能做成完全一致，这样每个电容上所承受的电压就可能不同，承受电压高的发热严重（电容里面有等效串联电阻）或超过耐压值而损坏。 C2电容; 吸收电容,主要作用为吸收IGBT的过流与过压能量。 （2）直-交部分 VT1-VT6逆变管（IGBT绝缘栅双极型功率管）：构成逆变电路的主要器件，也是变频器的核心元件。把直流电逆变频率，幅值都可调的交流电。 VT1-VT6是续流二极：作用是把在电动机在制动过程中将再生电流返回直流电提供通道并为逆变管VT1-VT6在交替导通和截止的换相过程中，提供通道。（3）控制部分:电源板、驱动板、控制板（CPU板） 电源板：开关电源电路向操作面板、主控板、驱动电路、检测电路及风扇等提供低压电源，开关电源提供的低压电源有：±5V、±15V 、±24V向CPU其附属电路、控制电路、显示面板等提供电源。 驱动板：主要是将CPU生成的PWM脉冲经驱动电路产生符合要求的驱动信号激励IGBT输出电压。 控制板（CPU板）：也叫CPU板相当人的大脑，处理各种信号以及控制程序等部分 [注:再次整流（直流变交流）--->更贴切的叫法是逆变!在这里感谢蔡工给我们编辑们提的意见!也欢迎大家多给我们编辑组提出更多宝贵的意见和建议!mym(2005.08.23) ]
单端反激开关电源
因该电源是公司产品的一个配套使用，且各项指标都不是要求太高，故选用最常用的反激拓扑，这样既可以减小体积（给的体积不算大），还能降低成本，一举双的！ 反激拓扑的前身是Buck-Boost变换器，只不过就是在Buck-Boost变换器的开关管和续流二极管之间放入一个变压器，从而实现输入与输出电气隔离的一种方式，因此，反激变换器也就是带隔离的Buck-Boost变换器。 先学习下Buck-Boost变换器 工作原理简单介绍下 1.在管子打开的时候，二极管D1反向偏置关断，电流Is流过电感L，电感电流IL线性上升，储存能量！ 2.当管子关断时，电感电流不能突变，电感两端电压反向为上负下正，二极管D1正向偏置开通！给电容C充电及负载提供能量！ 3.接着开始下个周期！ 从上面工作可以看出，Buck-Boost变换器是先储能再释放能量，VS不直接向输出提供能量，而是管子打开时，把能量储存在电感，管子关断时，电感向输出提供能量！ 根据电流的流向，可以看出上边输出电压为负输出！ 根据伏秒法则 Vin*Ton=Vout*Toff Ton=T*D Toff=T*（1-D）
代入上式得 Vin*D=Vout*（1-D） 得到输出电压和占空比的关系Vout=Vin*D/（1-D） 看下主要工作波形 从波形图上可以看出，晶体管和二极管D1承受的电压应力都为Vs+Vo（也就是Vin+Vout）； 再看最后一个图，电感电流始终没有降到0，所以这种工作模式为电流连续模式（Ccm模式）。 如果再此状态下把电感的电感量减小，减到一定条件下，会出现这个波形！
从上图可以看出，电感电流始终降到0后再到最大，所以这种模式叫不连续模式（DCM模式）。 把上边的Buck-Boost变换器的开关管和续流管之间加上一个变压器就会变成反激变换器！ 还是和上边一样，先把原理大概讲下：
单端反激DCDC电路仿真
单端反激D C D C电路仿 真 Company Document number：WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT
题目：单端反激D C /D C 电路仿真 输入直流电压源，电压28V ，输出电压5V ，电压纹波小于1%，输出额定功率 30W ，最小负载电流1A ，开关频率50kHz ，整流二极管通态压降。计算必须的电感（变压器电感），电容，变压器的变比，功率管的工作占空比等参数，利用 simpowersystems 建立单端反激电路的仿真模型。 进行DC/DC 变换器输出功率20W 的仿真，仿真时间。观察并记录MOSFET 的工作波形（电压，电流波形），输出整流二极管的工作波形（电压，电流波形）和输出电压波形。 1、 参数计算 选择开关管的耐压不高于56V 选择死区时间为，则2.0 t d ， 取效率为% 纹波电压1% 最小负载电流1A ，则最大电阻有5欧
2、仿真图 一、负载的仿真。DC/DC变换器输出功率20w，仿真时间。观察并记录MOSFET的工作波形（电压，电流波形），输出整流二极管的工作波形（电压，电流波形），输出波形。 输出电压5V，输出额定功率20w，可以算出输出电阻为欧姆。参数设置如下。 R=（5V）2/20W=Ω DCM模式 1)MOSFET管通过的电流、电压波形 分析：在MOSFET管关断时，MOSFET两端电压为直流侧电压加上输出侧反应到输入侧的电压之和，当MOSFET管导通时，管子端电压为0V。在MOSFET管关断时，变压器原边电流为0，副边等效电感对电路放电，电流线性降低，在MOSFET管导通时，变压器原边电源对电感充电，原边电流线性增加。 2)二极管电流电压波形 3)输出电压波形 根据仿真，当D=40%时,输出V= 不能满足V=5。 调整占空比是D=53%，则输出电压的平均值为，，电压波动范围是，满足1%电压纹波的条件。 （2）CCM模式根据波形调试得D=43%,L(pu)= 1)MOSFET管通过的电流、电压波形 2)二极管电流电压波形 3)输出电压波形
一款基于UC3842的单端反激式开关电源的设计
一款基于UC3842的单端反激式开关电源的设计 164908060( 楼主 ) 2013-8-31 11:00:32只看该作者 981 | 21 倒序浏览引言 电源装置是电力电子技术应用的一个重要领域，其中高频开关式直流稳压电源由于具有效率高、体积小和重量轻等突出优点，获得了广泛的应用。开关电源的控制电路可以分为电压控制型和电流控制型，前者是一个单闭环电压控制系统，系统响应慢，很难达到较高的线形调整率精度，后者，较电压控制型有不可比拟的优点。 UC3842是由Unitrode公司开发的新型控制器件，是国内应用比较广泛的一种电流控制型脉宽调制器。所谓电流型脉宽调制器是按反馈电流来调节脉宽的。在脉宽比较器的输入端直接用流过输出电感线圈电流的信号与误差放大器输出信号进行比较，从而调节占空比使输出的电感峰值电流跟随误差电压变化而变化。由于结构上有电压环、电流环双环系统，因此，无论开关电源的电压调整率、负载调整率和瞬态响应特性都有提高，是比较理想的新型的控制器闭。 电路设计和原理 1 UC3842工作原理 UC3842是单电源供电，带电流正向补偿，单路调制输出的集成芯片，其内部组成框图如图l所示。其中脚1外接阻容元件，用来补偿误差放大器的频率特性。脚2是反馈电压输入端，将取样电压加到误差放大器的反相输入端，再与同相输入端的基准电压进行比较，产生误差电压。脚3是电流检测输入端，与电阻配合，构成过流保护电路。脚4外接锯齿波振荡器外部定时电阻与定时电容，决定振荡频率，基准电压VREF为0.5V。输出电压将决定变压器的变压比。由图1可见，它主要包括高频振荡、误差比较、欠压锁定、电流取样比较、脉宽调制锁存等功能电路。UC3842主要用于高频中小容量开关电源，用它构成的传统离线式反激变换器电路在驱动隔离输出的单端开关时，通常将误差比较器的反向输入端通过反馈绕组经电阻分压得到的信号与内部2.5V基准进行比较，误差比较器的输出端与反向输入端接成PI补偿网络，误差比较器的输出端与电流采样电压进行比较，从而控制PWM序列的占空比，达到电路稳定的目的。
反激电路
一、 单端反激变换器 1、单端反激变换器的原理图如下： i 1 i 2 V o + - 2、工作原理 单端反激变换器主要用在250W 以下的电路中，其中的变压器既有变压器的作用，也有电感的作用 其有两种工作方式：一是完全能量转换方式，即电感电流断续工作模式；二是不完全能量转换方式，即电感电流连续工作模式。 工作过程：当Tr 导通时，电源电流流过变压器原边，i1增加，其变化为11//L V dt di s =，而副边由于二极管D 的作用，i2为0，变压器磁心磁感应强度增加，变压器储能；当Tr 关断时，原边电流迅速降为0，副边电流i2在反激作用下迅速增大到最大值，然后开始线性减小，其变化为22//L V dt di o =，此时原边由于开关管的关断，电流为0，变压器磁心磁感应强度减小，变压器放能。 3、工作波形 工作波形如下： 连续工作模式： 断续工作模式：
V g -V 2 i 1 i 2V Tr t 4、电压增益 （1） 连续工作模式下的电压增益： 理想状态下，由副副边绕组在一个周期中的伏秒值为0可得： s o s s T D V T nD V )1(11-= （1-1） 故可得电压增益为： 1 1 1D D nV V M s o -= = （1-2） 而在实际中，由于变压器存在一次绕组内阻r1，二次绕组内阻r2，故可得： s o s s T D r I V T nD r I V )1)(()(122111--=- （1-3） 而 o I I =2 （1-4） 221/n r r = （1-5） o o s o o D nI D V I V I //11==（为计算方便，设Do=（1-D1） ） （1-6） 故将（1-4）（1-5）（1-6）代入（1-3）可得 )1)((2121--== o s o o s o D D nV r I D D nV V M (1-7) （2）断续工作模式下的电压增益： 由面积相等可得式： 2/2s p s o T D I T I ?= (1-8) 由s p o s s T D V T D nV =1可得 V g -V 2 i 1 i 2V Tr t
什么样的电路是单端反激
单位的项目需要一个开关电源，而产品空间的设计又导致无法使用市售的成品电源，于是我就领到了这个设计开关电源的任务。 这个任务的内容是设计一款220V AC网电源输入，带有5V500mA，12V6A输出的隔离式开关电源，对效率、纹波等其他的要求不高。 1、电源的主回路 1.1什么样的电路是单端反激 如图一所示的电路构成的电源电路就是常说的单端反激开关电源。 基本工作原理 简单说就是当Q1开通时，输入的直流电压通过初级绕组向变压器灌入能量；Q1关断时变压器内灌注的能量通过次级绕组释放，经D1整流、C2滤波后供负载使用。（插基本原理示意图） 1.2单端反激电源的优点 首先这个结构是与网电隔离的（国外的资料一般叫离线式）安全性好；这种结构相对简单，比较好做； 通过改变开关脉冲占空比和变压器的变比可以很容易的实现大范围的电压调整； 1.3单端反激电源的限制 最大的限制就是输出功率咯，一般就是几十瓦或者百来瓦。有这个限制的原因是这种电路结构的输出功率取决于通过变压器原边的电流峰值，而这个峰值跟原边的电感量（还有开关频率、占空比等其他因素），如果想把电源的功率做的很大，那么变压器的电感量会小到跟分布参数接近，最后没办法成功的绕出一个合适的变压器来。 所以在设计电源一开始的时候，应该对要设计的电源功率有一个规划，资料上的说法是如果设计功率在100W以内那么可以采用单端反激的结构，否则应该考虑单端正激的结构。 这一次我要设计电源大概是80瓦的，所以我选择了单端反激的结构。 另一个限制是占空比，单端反激的结构中，开关信号的占空比一般不超过45%。这是因为在单端反激的结构中，由于变压器绕组的反电动势存在，作为开关管在关断时需要承受的电压为：
Matlab单端反激DCDC电路仿真(仅供借鉴)
MATLAB仿真报告3 题目：单端反激DC/DC电路仿真 反激变换器参数如下：额定功率50W，输入电压72V，输出电压15V，滤波电容C=4.7mF，开关器件选MOSFET，开关频率20kHz，变压器变比为72:18。变压器选择SimPowerSystems中的线性变压器，选择标幺值pu制，额定功率和频率分别为50V A和20kHz，绕组1电压、电阻和电感分别为72V、0.001和0，绕组2电压电阻和电感分别为18V、0.001和0，励磁电阻和电感分别为200和20。仿真时间0.1s。 1. 额定负载的仿真。计算额定时的负载电阻大小。选择并调整合适占空比，使得输出电压为15V。记录输出电压波形，并记录稳态时MOSFET的工作波形（电压，电流波形），输出整流二极管的工作波形（电压，电流波形）。 首先计算额定电阻值R = 则R 。调整占空比，使输出电压保持在15V左右，此时占空比D = 45%。如图：
输出电压波形： MOSFET稳定电流及电压波形如图：
整流二极管稳态时的工作波形如下所示： 2. 试改善上述电路的启动特性，减小输出电压超调。
想要改善电路的启动特性，可以通过增大电容得到。 如果将电路中的电容增大一倍。可得到以下的输出电压波形： 可由上图得到，电压的超调量有着明显减小。右图中的超调量减小为63.115%。也可以在输出环节加入RLC进行调节。 3. 小负载的仿真。R=200欧姆。设置直流电容初始电压为14V。调整合适占空比，使得输出电压为15V。记录输出电压波形，并记录稳态时MOSFET的工作波形（电压，电流波形），输出整流二极管的工作波形（电压，电流波形）。 将负载R调整到200Ω，电容初始电压调为14V，调整了占空比，使得D = 8.0%. 得到如下所示输出波形： 得到如下MOSFET电流电压波形：
单端反激式开关电源原理与设计
0 引言 近年来随着电源技术的飞速发展，开关稳压电源正朝着小型化、高频化、继承化的方向发展，高效率的开关电源已经得到越来越广泛的应用。单端反激式变换器以其电路简单、可以高效提供直流输出等许多优点，特别适合设计小功率的开关电源。 本文简要介绍了Unitorde公司生产的电流型脉宽调制器UC3842，介绍了该芯片在单端反激式开关电源中的应用，对电源电路进行了具体分析。利用本文所述的方法设计的小功率开关电源已经应用在国电南瑞科技股份有限公司工业控制分公司自主研发的分散控制系统GKS-9000中，运行状况良好，各项指标均符合实际工程的要求。 1 反激式开关电源基本原理 单端反激开关电源采用了稳定性很好的双环路反馈(输出直流电压隔离取样反馈外回路和初级线圈充磁峰值电流取样反馈内回路)控制系统，就可以通过开关电源的PWM(脉冲宽度调制器)迅速调整脉冲占空比，从而在每一个周期内对前一个周期的输出电压和初级线圈充磁峰值电流进行有效调节，达到稳定输出电压的目的。这种反馈控制电路的最大特点是：在输入电压和负载电流变化较大时，具有更快的动态响应速度，自动限制负载电流，补偿电路简单。反激电路适应于小功率开关电源，其原理图如图1所示。 下面分析在理想空载的情况下电流型PWM的工作情况。与电压型的PWM比较，电流型PWM又增加了一个电感电流反馈环节。 图中：A1为误差放大器;A2为电流检测比较器;U2为RS触发器;Uf为输出电压Uo的反馈取样，该反馈取样与基准电压Uref通过误差放大器A1产生误差信号Ue(该信号也是A2的比较箝位电压)。 设场效应管Q1导通，则电感电流iL以斜率Ui/L线性增长，L为T1的原边电感，电感电流在无感电阻R1上采样u1=R1iL，该采样电压被送入电流检测比较器A2与来自误差放
单端反激电路的结构解析及其在逆变电源中的应用
单端反激电路在逆变电源中的应用 摘要：介绍了一种采用多管并联和能量回馈技术的单端反激电路，该电路在低压供电的逆变电源中使用，具有电路简单、效率高、稳定可靠等特点。 0 引言 目前，由电池供电的逆变电源一般由两级组成，前级DC/DC电路将电池电压变换成直流约350V电压，后级DC/AC电路将直流350V电压变换为交流220V电压。在这类逆变电源中，前级DC/DC电路一般供电电压较低（12V、24V或48V），输入电流较大，功率管导通压降高，损耗大，所以电源效率很难提高。其电路形式有：单端反激、单端正激、双管正激、半桥和全桥等，对于中小功率（约0.5~1kW）而言，单端反激电路具有一定优势，如：电路简单、控制方便、效率高等。本文以24V电池供电，输出350V/1kW为例，对单端反激电路，在逆变电源前级DC/DC 电路中的应用做一些探讨。 1 常规单端反激电路结构 常规单端反激电路结构如图1所示，该电路的缺点在于功率管VT截止时，变压器初级的反峰能量，被VD1、C 1和R 1组成的吸收电路消耗掉；而且在输出功率相同的情况下，功率管通过电流（相对于多管并联）大，导通压降高，损耗大，所以效率和可靠性较低。 图1 常规单端反激电路结构
2 多管并联的单端反激电路结构 如图2所示，该电路的特点是，主功率电路采用4只功率管并联，每只功率管通过的电流为单管应用时的1/4（假定4只功率管参数一致），则功率管的导通压降也应为单管应用时的1/4.根据计算，在输出550W时，理论上，4管并联比单管可减小通态损耗约20W，提高效率近3个百分点。 图2 4只功率管并联主功率电路 3 采用能量回馈技术的单端反激电路结构 采用能量回馈技术的单端反激电路结构如图3所示，其主要波形如图4所示。在本电路中，用电容C 2、电感L 1、二极管VD1和VD2组成变压器初级反峰吸收电路，可使大部分反峰能量回馈到输入电容C 1上，减少了能量损耗，提高了电路效率。
单端反激DCDC电路仿真
计算机仿真技术作业四 2011级 题目：单端反激DC/DC 电路仿真 输入直流电压源，电压28V ，输出电压5V ，电压纹波小于1%，输出额定功率30W ，最小负载电流1A ，开关频率50kHz ，整流二极管通态压降0.8V 。计算必须的电感（变压器电感），电容，变压器的变比，功率管的工作占空比等参数，利用simpowersystems 建立单端反激电路的仿真模型。 进行DC/DC 变换器输出功率20W 的仿真，仿真时间0.2s 。观察并记录MOSFET 的工作波形（电压，电流波形），输出整流二极管的工作波形（电压，电流波形）和输出电压波形。 1、器件选择 ①DCM 模式 （1）变压器变比及开关管控制信号占空比选择: 取V s =56V ， N p N s =V s ?V n V 0=56?285.8=285.8 （2）占空比选择 p (1)(10.1) 4.828 5.8 0.4528 4.828 5.8t o s p in o s N d V N D N V V N --??= ==+?+， ， （3）原边电感大小的计算 （4）滤波电容大小的计算 5 , 280.455.8 (1)6(1)210() 5.82813200.015 in s o S o s off o p o o o V D N I T I T T V N C uF V V -?-?-??-= = = =???②CCM 模式时器件的选择 （1）变压器变比及开关管控制信号占空比选择: 取V s =56V ， N p N s =V s ?V n V 0 =56?285.8 =285.8 （2）占空比选择 2 210.8(280.45)() 50100042.3362302s in P o T V D L H P ημ????= ==?
谈谈我做反激式开关电源变压器的一些经验
谈谈我做反激式开关电源变压器的一些经验 反激式变压器是反激开关电源的核心，它决定了反激变换器一系列的重要参数，如占空比D，最大峰值电流，设计反激式变压器，就是要让反激式开关电源工作在一个合理的工作点上。这样可以让其的发热尽量小，对器件的磨损也尽量小。同样的芯片，同样的磁芯，若是变压器设计不合理，则整个开关电源的性能会有很大下降，如损耗会加大，最大输出功率也会有下降，下面我系统的说一下我算变压器的方法。 算变压器，就是要先选定一个工作点，在这个工作点上算，这个是最苛刻的一个点，这个点就是最低的交流输入电压，对应于最大的输出功率。下面我就来算了一个输入85V到265V，输出5V，2A 的电源，开关频率是100KHZ。 第一步就是选定原边感应电压VOR，这个值是由自己来设定的，这个值就决定了电源的占空比。可能朋友们不理解什么是原边感应电压，是这样的，这要从下面看起，慢慢的来， 这是一个典型的单端反激式开关电源，大家再熟悉不过了，来分析一下一个工作周期，当开关管开通的时
候，原边相当于一个电感，电感两端加上电压，其电流值不会突变，而线性的上升，有公式上升了的 I=Vs*ton/L,这三项分别是原边输入电压，开关开通时间，和原边电感量．在开关管关断的时候，原边电感放电，电感电流又会下降，同样要尊守上面的公式定律，此时有下降了的Ｉ=VOR*toff/L,这三项分别是原边感应电压，即放电电压，开关管关断时间，和电感量．在经过一个周期后，原边电感电流的值会回到原来，不可能会变，所以，有VS*TON/L=VOR*TOFF/L,，上升了的，等于下降了的，懂吗，好懂吧，上式中可以用Ｄ来代替ＴＯＮ，用１－Ｄ来代替ＴOOF，移项可得，D=VOR/（VOR+VS）。此即是最大占空比了。比如说我设计的这个，我选定感应电压为80V，VS为90V ，则D=80/（*80+90）=0.47 第二步,确实原边电流波形的参数. 原边电流波形有三个参数,平均电流,有效值电流,峰值电流.,首先要知道原边电流的波形,原边电流的波形如下图所示,画的不好,但不要笑啊.这是一个梯形波横向表示时间,纵向表示电流大小,这个波形有三个值,一是平均值,二是有效值,三是其峰值,平均值就是把这个波形的面积再除以其时间.如下面那一条横线所示,首先要确定这个值，这个值是这样算的，电流平
单端反激开关电源1
前 言 “中国电子开发网”是目前国内公认人气最好、每天实时讨论量最大、不需要注册登录积分就能共享所有资料、完全没有广告的网站。 在物欲横流、利益挂帅、诚信缺失的社会，互联网的环境越来恶劣。大家可能已经经历过：花了好大的功夫在搜索引擎上找到好像有用的资料，点击进去花花绿绿的界面好多地方提示下载，但一不小心就会点击到木马或病毒。找对地方了提示要注册才能下载。填写大量资料注册好后，再提示需要回复才能下载。回复后又提示积分不够不能下载。等你想办法搞到积分（发贴或付款），发现资料根本不存在，是骗你点击的。电子技术网站的收入来源通常是依靠广告投放，为了生存电子网站不得不在网页界面插入大量广告，除了广告影响网友们阅读外，更加影响网站专业定位。尤其是当利益与良心发生冲突时，网站不得不向广告商妥协。 有一个人向这种情况说“不”！这就是中国电子开发网（https://www.360docs.net/doc/9210256795.html,）的创办人阿莫(莫进明，网名armok)。凭着经营出色的“阿莫电子”邮购网站(https://www.360docs.net/doc/9210256795.html,)，及实业性的投资（比如雕刻机、空气净化器等），阿莫将经营得到的利润投入到公益性的“中国电子开发网”（https://www.360docs.net/doc/9210256795.html,）。 进入https://www.360docs.net/doc/9210256795.html,/bbs中国电子开发网的讨论区，你看不到一条广告。100%是纯技术性的帖子。你不需要注册、不需要登录、就能阅读、搜索、下载网站的所有资源。如果你要发帖求助，只需要填写两项信息就能成功注册：用户名、密码。 “中国电子开发网”目前的在线实时人数超过3000人。每天的主题、回复数目更多达1-2万条。遥遥领先的排在国内综合性电子网站的第一位。 “中国电子开发网”汇集了国内顶尖的电子高手。网站以倡导无私交流共享、开源技术项目作为特色。开源项目是所有的技术资料100%开放给网友参考。目前“中国电子开发网”正在进行的开源项目为：雕刻机的制作、四轴飞行器、可编程数控电源、三文鱼HIFI 播放器、空气质量分析与净化、逻辑分析仪的制作、很酷的数字怀表、开源PLC、磁悬浮、双踪数字示波器、数控快速充电器、RF通信、触摸屏的技术实施.....等等。这些开源项目，大部分是国内最高水平，部分是国际上最高水平。阿莫以身作则，影响越来越多的人加入技术开源共享、共同提高的行列。 网站的宣传语：友好交流气氛，乐于开源共享，“这里远比混乱的现实世界美好”。 为了表示对网站的支持，本人将这一篇原创技术资料首发在https://www.360docs.net/doc/9210256795.html,,并要求任何转载和引用必须说明出处。 中国电子开发网网友 白沙 2011年4月14日星期四于北京