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反激隔离开关电源原理及应用分析
2.反激(flyback)开关电源
反激开关电源的拓扑及工作波形
电路工作过程
电路结构
电路结构和正极相比,电路结构较简单,在初级少了磁 复位电路,因为在变换器反激(S关断)期间,二次绕组 和整流二极管构成电路回路,同时完成磁复位功能;在 次级少了续流二极管和储能电感。 S开通后,VD处于断态,N1绕组的电流线性增长,电感 储能增加; S关断后,N1绕组的电流被切断, VD处于正向导通, 变压器中的磁场能量通过N2绕组向输出端释放. S关断后的电压为:us=Ui+N1*Uo/N2
S关断后,电感L通过VD2续流,VD1关断.S关断后变压器的激磁电流经N3绕组和VD3流 回电源,以完成磁复位,所以S关断后承受的电压为 Us=Ui+Ui*N1/N3 变压器的磁心复位:开关S开通后,变压器的激磁电流由零开始,随着时间的增加而线性的 增长,直到S关断.为防止变压器的激磁电感饱和,必须设法使激磁电流在S关断后到下一次 再开通的一段时间内降回零,这一过程称为变压器的磁心复位. 变压器的磁心复位时间为: Tr=N3*Ton/N1 输出电压: Uo=(N2/N1)*Ui*D
正激动开关电源拓扑及工作波形
电路的工作过程
电路结构
由逆变器(DC-AC),高频变压器(N1,N2,N3绕组),整流二极管,续流二极管,储能电感, 反馈控制PWM的电路及输出电容C组成。
开关S开通后,变压器绕组N1两端的电压为上正下负,与其耦合的N2绕组两端的电压也是 上正下负.因此VD1处于通态,VD2为断态,电感L的电流逐渐增长;
3.反激式开关电源变压器初级和次级线圈的漏感 都比较大,开关电源变压器的工作效率低。
反激式开关电源变压器的铁芯一般需要留一定的气隙, 一方面是为了防止变压器的铁芯因流过变压器的初级线 圈的电流过大,容易产生磁饱和。 另一方面是因为变压器的输出功率(伏秒积)小,需要 通过调整电压器的气隙和初级线圈的匝数,来调整变压 器初级线圈的电感量的大小。电感量增大漏感也增大 增加气隙会增大磁阻,增加变压器的热损耗,从而会降 低开关电源变压器的工作效率,并且漏感还会产生反电 动势,容易把开关管击穿。
4.反激式开关电源的优点是电路比较简单, 体积比较小 ,在成本上比较有优势
反激式开关电源的优点是电路比较简单,二次 侧,比正激式开关电源少用了一个大的储能滤 波电感,以及一个续流二极管;一次侧,不需 要附加磁复位电路,在反激式开关电源中,在 开关管关断的时候,反激式变换器的变压器储 能向负载释放,磁芯自然复位,不需要加磁复 位措施。
输出电压关系:Uo=(N2/N1)*Ui*D/(1-D)
正激开关电源与反激开关电源的特性比较
1.反激式开关电源的电压和电流的输出特性要比正激式开关电源的差。
用电压或电流的幅值与其平均值之比,称为脉动系数S ,S的值越小,表 示输出电压和电流越稳定,电压和电流的纹波也越小。
由于正激式变压器开关电源一般都是选取变压器输出电压的一周 平均值,储能电感在控制开关接通和关断期间都向负载提供电流 输出,因此,正激式变压器开关电源的负载能力相对来说比较强, 输出电压的纹波比较小。在正常负载的情况下,控制开关的占空 比最好选取在0.5左右,或稍大于0.5,此时流过储能滤波电感的 电流才是连续电流。此种情况下,负载能力相对来说比较强。 观察反激开关电源的次级二极管的电流情况可知,在开关管导通 期间,二极管反偏没有电流,负载的电流只有依靠输出电容提供, 只有在开关S断开后,二极管正向导通给输出电容充电 如果开关周期及占空比相同的情况下,反激输出的能量只有正激 的一半
2.反激式开关电源的瞬态控制特性相对来 说比较差。
由于反激式开关电源仅在开关关断期间才向负载提供能 量输出,当负载电流出现变化时,开关电源不能立即对 输出电压或电流产生反应,而需要等到下一个周期,通 过输出电压取样和占空比电路的作用,开关电源才开始 对已经过去了的事情进行反应,即改变占空比,因此, 反激式开关电源的瞬态控制特性相对来说比较差。
隔离反激开关电源原理及应用分析
开关电源的产生与发展 原理介绍 应用分析
开关电源的产生与发展
随着大规模和超大规模集成电路的快速发展, 那种体积大而笨重的使用工频变压器的线性 调节稳压电源已经过时。取而代之的是小型 化、重量轻、效率高的隔离式开关电源。
隔离开关电源
隔离式开关电源的核心是一种高频电源变换 电路,能高效率地稳定输出直流电压。
隔离反激开关电源的应用与分析
F420的功率在10W左右,所以选用的是12V/1.5A 18W的反激 开关电源,下面就该款电源在应用中遇到的一些问题就行讨论分 析,如遇到类似问题可以提供参考方向。 电路图如下
开关电源电流音问题
开关电源电流音:开关电源直流输出端的正极或负极对交流输入端的大地有个共模 交流电压,其交流频率是市电的两倍, 如50Hz市电, 共模交流电压频率即是 100Hz(因为电源供应器普遍使用全波整流电路的关系).如这种电源用于语音产品, 这个共模交流电压对产品的系统电路而言是看不到的, 但是会经由我们的产品进入 电话机, 依据电话机本身特性, 如听筒设计差异等, 会将共模电压转换成可听见的差 模信号, 经由听筒的receiver/speaker输出, 我们就听到了AC hum noise.
开关电源的工作过程: 把220V交流电经整流, 滤波后为300V左右的直流电压, 再由开关管 斩成交流方波,交流方波通过变压器一次侧, 再由变压器二次侧输出,再经整流获得需要的 电压。 按能量传输过程可分:正激(forward)开关
电源和反激(flybaቤተ መጻሕፍቲ ባይዱk)开关电源
1.正激(forward)开关电源
5.反激开关电源适用于多路输出的电路
因为反激开关电源次级不需要储能电感和续 流二极管,只要在变压器设计上,增加绕组 即可实现多路输出。
正激开关电源与反激开关电源总结
正激开关电源的输出稳定,纹波较小,适用 于较大功率的场合 反激开关电源的纹波较大,效率较低,但成 本较低,适用于100W以下的电源或者辅助 电源(效率较低的原因)。 正激开关电源的成本一般比反激高 选用哪种电源需根据实际情况考虑