选择特殊符号
选择搜索类型
请输入搜索
“反激”(FLY BACK)具体所指当开关管接通时,输出变压器充当电感,电能转化为磁能,此时输出回路无电流;相反,当开关管关断时,输出变压器释放能量, 磁能转化为电能,输出回路中有电流。
反激式开关电源中,输出变压器同时充当储能电感,整个电源体积小、结构简单,所以得到广泛应用。应用最多的是单端反激式开关电源。
优点:元器件少,电路简单,成本低,体积小,可同时输出多路互相隔离的电压
缺点:开关管承受电压高,输出变压器利用率低,不适合作大功率电源 EMI比较大
一般而言,100W以内的开关电源通常采用单端反激式,超过100W-300W的开关电源通常采用正激式或半桥式,300W以上电源通常采用全桥式。2100433B
用反话刺激。 茅盾 《子夜》十:“他一而再,再而三的,用鼓励,用反激;他有点生气了,然而 杜竹斋 的主意牢不可破。”沙汀《淘金记》十二:“他原想把他的消息秘密一些时间,才经 季熨斗 一反激,可就忍不住了。” 王西彦 《曙》:“‘去呀,到福记去呀,酒糊涂!’ 金小妹 也笑着反激他。”
电鱼机的原理电鱼机就是将低电压、大电流的电源变换成高电压、瞬间大电流的脉冲直流变换器。其组成部分有两:一是逆变部分(前级);二、整流脉冲放电部分(后级)。一、逆变部分(前级):必须有足够的输出功率和合...
正激:在初级开关管导通时向次级传送能量反激:在初级开关管关闭时向次级传送能量最大区别
电源拓扑结构介绍----正激和反激(第5、6周)
电源拓扑结构介绍----正激和反激(第5、6周)
电源拓扑结构介绍----正激和反激(第4、6周)
电源拓扑结构介绍----正激和反激(第4、6周)
当我第一次开始烹饪时,我宁愿独自一人,认为厨房里的其他人会让我分心。但当我开始尝试更复杂的食谱并进行多个烹饪步骤时,我发现拥有帮手非常有用,而且烹饪体验更有趣。俗语说得好:如果你不能打败他们,加入他们。
同样的原则适用于有源钳位反激。
每个人都想要更小的AC/DC转换器,尤其是当它们用于手机或平板电脑充电器时。由于简单,反激式转换器是首选的拓扑结构,因为它可以有效地将交流电转换为直流电,而只需很少的元件。但是,反激式电路能达到多小是受限的,因为与变压器漏感相关的损耗限制了实际大小。到目前为止,每个设计都通过减小漏感来应对这一点。但有源钳位反激打破了这个循环。
图1:有源钳位反激,漏感为红色,有源钳位为蓝色
有源钳位可存储能量并将其传输至输出,而非通过在电阻 - 电容 - 二极管(RCD)或齐纳钳位中消耗能量来应对漏感。智能控制钳位还提供零电压开关。这样消除了两大主要损耗来源,使得尺寸大大减小。如果要使用氮化镓(GaN)场效应晶体管(FET)——其输出电容和导通电阻较低,则适配器的尺寸可以减半!
但细节是关键,因为如果有源钳位得不到智能控制,它实际上会使效率变差。有源钳位反激在过去仅仅是一个幻想,因为没有足够的智能控制器来实现这种拓扑结构。但这一现象在UCC28780中已经发生了改变。这种有源钳位反激式控制器专门设计用于硅(Si)或GaN基功率级,使得这种拓扑结构适用于任何设计。UCC24612同步整流器符合美国能源部(DoE)VI级或行为准则(CoC)Tier 2标准。
其他资源
通过查看以下内容了解有关TI新型有源钳位反激式控制器的更多信息:UCC28780EVM-002,功率密度为22.5W/in3,峰值效率高于94%的45W GaN基评估模块。
采用SJ FET参考设计的高效率、高功率密度有源钳位反激适配器,具有6.2V/5A至9V/5A输出,符合USB Power Delivery的可编程电源设计。
众所周知,由电池供电的逆变电源通常都由两级组成,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。本文就将以24V电池供电,输出350V/1kW为例,解析单端反激电路在逆变电源前级DC/DC电路中的应用。
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
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
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(U IN+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。
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
得:U DO=584V
由I PKN 1=I SKN 2
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)。
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
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。
检查放大器是否出现自激振荡,可以把放大器输入端对地短路,用示波器(或交流毫伏表)接在放大器输出端进行观察,自激振荡的频率一般比较高或极低,而且频率随着放大器电路参数的不同而变化(甚至拨动一下放大器内部导线的位置,频率也会改变)。振荡波形一般是比较规则的,而且幅度也较大,往往会使三极管处于饱和或截止状态。
高频自激振荡主要是由于安装、布线不合理引起的。例如输入线和输出线靠得太近,产生正反馈作用。因此,安装时,元器件布置要紧凑、缩短连线的长度,或进行高频滤波或加入负反馈,以压低放大器对高频信号的放大倍数或移动高频信号的相位,从而抑制自激振荡。
低频自激振荡是由于放大器各级电路共用一个直流电源引起的。因为电源总有一定的内阻,特别是电池用得时间太长或稳压电源质量不高,使得电源内阻比较大时,则会引起输出级接电源处的电压波动,此电压波动通过电源供电回路作用到输入级接电源处,使得输入级输出电压相应变化,经数级放大后,波形更厉害,如此循环,就会造成振荡。最常用的消除方法是在放大器各级电路之间加入"电源去耦电路",以消除级间电源波动的互相影响。