反激变换器——第六章综述

6.2 不连续模式下反激变换器的基本工作原理
6、次级电流有效值和导线尺寸
次级电流为三角波，峰值为Is=Ip(Np/Ns)，持续时间为Ts。初次级匝 比Np/Ns由式(4.4)给出，Tr=0.8T-Ton，因此次级电流有效值为
6.2 不连续模式下反激变换器的基本工作原理
7、不连续模式下的反激变换器设计实例
设计参数
首先选择开关管的额定电压。因为额定电压是决定变压器匝比的主要因素。选 择额定电压为200V的开关管。在式(4.4)中，开关管关断时承受的最大电压应力 Vms为120V,因此即使关断瞬间的漏感尖峰为Vms的25％（或30V），仍有50V 的电压裕度。由式(4.4)可得
6.2 不连续模式下反激变换器的基本工作原理
6.2 不连续模式下反激变换器的基本工作原理
由式(4.12)可知，次级所需的总园密耳数为500×21＝10500。 因此选用10号线，但10号线直径太大，选用等园密耳的铜箔绕组或者 并绕细线代替。 输出电容根据输出纹波选择。输出电流最大时，开关管的导通时间为9.9μ s， 则滤波电容Co在13.9μs(包括导通时间和死区时间，此时的输出电流完全由 电容提供)里承受10A的电流，其电压坡度为 当电压下降0.05V时，
6.2 不连续模式下反激变换器的基本工作原理
Ip=(Vdc-1)Ton/Lp,则有
由上式可见，只要反馈保持VdcTon恒定，即可保持输出恒定。
6.2.1 输入电压、输出电压及导通时间与输出负载的关系
设变换器效率为80％
从式（4.2b）可见最大导通时间Ton出现在输入电压最低的时候，即 Ip=VdcTon/Lp
反馈环路在Vdc或Ro上升时减小Ton ，在Vdc或Ro下降时增大Ton，从而自动调整输出。
6.2 不连续模式下反激变换器的基本工作原理
6.2.2 设计原则和设计步骤
1、确定初/次级匝数比（匝比决定了不考虑漏感尖峰时开关管可承受的最大 关断电压应力Vms） 忽略漏感尖峰并设整流管压降为1V，则直流输入电压最大时开关管的最大电 压应力为
工作原理
电路有一主一辅两个输出，主输 出Vom接负反馈闭环。Vom的 采样电压与参考电压相比较，产 生的误差信号控制Q1的导通时 间，使输出采样电压在输入电压 和负载变化时跟随参考电压变化。 辅输出对输入电压的变化调整很 好，但对负载变化调整稍差。
6.2 不连续模式下反激变换器的基本工作原理
Q1导通时，所有绕组同名端的电压相对于异名端为负；输出整流管D1、 D2反偏，C1、C0单独向负载供电。C1、C0容量的选择应保证提供负载电 流的同时能满足输出电压纹波和压降的要求。Q1导通期间，Np的电压恒定， 其电流线性上升，斜率为di/dt=(Vdc-1)/Lp，其中，Lp是初级励磁电感。 在导通结束之前，初级电流上升达到Ip=(Vdc-1)Ton/Lp。变压器储能为
优点：
不需要输出滤波电感（滤波电感在所有正激拓扑中是必 需的），减小体积，降低成本。
应用范围：
5～150W电源中应用广泛 高电压、小功率场合（电压不大于5000V，功率小于15W） 50W~150W且有多组输出的变换器 选择合适的匝比，可用于直流输入低至5V的场合
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第六章 反激变换器拓扑
功 率 变 换 电 路
不隔离型
降压、升压、降-升 压、库克变换器
单端 隔离型 双端
反激、正激 推挽、半桥、 全桥
第六章 反激变换器
6.1 概述（Introduction） 6.2 不连续模式下反激变换器的基本工作原理
(Discontinuous-Mode Flybacks ——Basic Operation)
6.3 连续模式下反激变换器的基本工作原理
(continuous-Mode Flybacks ——Basic Operation)
6.4 交错反激变换器
本章小结
6.1 概述
反激变换器的工作原理：
开关管导通时，变压器储存能量，负载电流由输出滤波电 容提供；开关管关断时，变压器将储存的能量传送到负载和输 出滤波电容，以补偿电容单独提供负载电流时消耗的能量。
根据式(4.7确定最大导通时间)
由式(4.8)有
6.2 不连续模式下反激变换器的基本工作原理
由式(4.9)有
由式(4.10)有
6.2 不连续模式下反激变换器的基本工作原理
根据式(4.11)，初级所需的总园密耳数为
选用19号线，其园密耳wenku.baidu.com为1290
根据式(4.12)，可得次级电流为
复位时间Tr满足（0.8T-Ton）=16-9.9=6.1μ s
参数的选择应使Vms尽量小，以保证即使有0.3Vdc的漏感尖峰叠加于Vms， 对开关管的极限值（Vceo、Vcer或Vcev）仍有30％的裕度。
2、保证磁心不饱和且电路始终工作于DCM模式 即保证变压器正负伏秒数相等。 假设Q1和D1的正向导通压降均为1V，则有
式中，Tr是图中变压器的复位时间，也是次级电流降为零的时间。
4、开关管的最大电压应力和峰值电流
若开关管为双极晶体管，则其峰值电流Ip为
其中Vdc已给定，Ton可由式（4.7）计算，Lp可由（4.8）求出。若开关 管为MOSFET，则其最大额定电流为式(4.9)计算值的5～10倍，以使其导 通电阻足够小，导通压降足够大。
5、初级电流有效值和导线尺寸
初级电流为三角波，峰值为Ip，有效值为
6.2 不连续模式下反激变换器的基本工作原理
为保证电路不工作于不连续模式，必须设定死区时间，即图中的Tdt。
Vdc和Vms确定后，Np/Nsm可由式(4.4)求得，联立式(4.5)和式(4.6)可得
3、初级电感与最小输出电阻及直流输入电压的关系
由式（4.3）可得初级电感计算公式
6.2 不连续模式下反激变换器的基本工作原理
Q1关断时，励磁电感的电流使各绕组反向，设此时次级只有一个主次级绕 组Nm，无其他辅助绕组。则由于电感电流不能突变，在Q1关断瞬间，变压 器次级电流幅值为 几个开关周期之后，次级直流电压上升到Vom。Q1关断时，Nm同名端电压 为正，电流从该端输出并线性下降，斜率为dIs/dt=Vom/Ls。其中Ls为次级 电感。若次级电流Is再次导通之前降到零，则变压器存储的能量在Q1再次导 通之前已经传送到负载端，变压器工作在不连续模式。一个周期T内直流母线 电压提供的功率为