To f Ip Is 单端反激式变换器工作原理1 单端反激式变换器电路原理分析l 单端反激式变换器的特点单端反激式变换器又称电感储能式变换器，工作原理如图所示,当开关管Q1被PWM 脉冲激励而导通时,直流输入电压施加到高频变压器T 的初级绕组上,此时NP 相当于一个纯电感,流过NP的电流线性上升,电源能量以磁能形式存储在电感中,次级整流二极管D1截止,输出电容C 给负载供电。
(电能转换为磁能)当开关管Q1截止时,由于电感电流不能突变,初级绕组两端电压极性反向, 次级绕组上的电压极性颠倒使D1导通, 初级储存的能量传送到次极,提供负载电流,同时给输出电容充电。
(磁能换为电能)单端反激式变换器通常采用加气隙来增大可工作的磁场强度H ，减少剩余磁感应强度;当反激式变换器处于连续工作模式时,气隙可有效防止磁芯饱和，因而可增大电源的输出功率，减少变压器磁芯损耗,进一步提高开关频率。
一、调制1.定义: 利用某一种电压或波形的改变,去控制另一种电压或波形发生某种形式的改变。
2.调制方式:利用电压的改变,去控制另一种波形的改变,最后达到能控制输出电压的改变,同时能控制输出电压稳定的一种技术措施。
3.脉冲宽度调制方式(PWM:(Pulse Width Modulation):①是输入电压的变化,使输出脉冲宽度发生变化的一种方式。
②开关管工作周期T是固定不变的。
③输出电压的改变和稳定,就是控制开关管调整饱和导通的时间来实现的。
④脉宽式开关电源都是降压式的变换器,但采用变压器隔离的开关电源,可以改变初级与次级绕组匝数比,来决定输出电压是升压还是降压。
⑤占空比的比值就是电压比的比值,占空比的变化范围:0∽1。
2.交流共模滤波电感的结构和工作原理①定义:是在一个磁心上的两个匝数相等的绕组中再电流方向上的不同,就能起到共模滤波电感的作用。
②模式:1.差模输入:就是在共模滤波器的两个输入端口,所输入电压是有差别的一种输入模式。
在某一瞬间,两个输入端的电压一个为+,一个为-,两个绕组产生的磁通是大小相等方向相反,磁芯中就没有变化的磁通,也没电感量,也没感抗,对50HZ的交流电压没有阻力,只有绕组的直流电阻存在,直流电阻值为0.1-0.5Ω实际有0.1-0.2W能量损失,可忽略。
2.共模输入:就是在共模滤波器的两个输入端口,所输入电压是没有差别的一种输入模式。
假设共模高频干扰电压输入为+或-,两个绕组产生的是同一方向变化的磁通,磁芯中就有变化的磁通,就有感抗,电感对共模高频干扰会有较大的衰减。
三、电路原理分析1.交流输入部分③NTC201是热敏电阻,在开关电源中起过温保护和软启动的作用。
④低通滤波器定义:低频能通过而高频干扰信号通不过的滤波器,就是能滤掉高频电压,又可叫高频滤波器。
b.组成:一般由电容器和电感组成c.作用: 1.防止电网上的高频干扰信号、抑制浪涌电压、尖蜂电压进入开关电源中。
2.阻止、限制开关电源所产生的噪声,高频电磁干扰信号串入电网上。
d.电感e.电容作用:1.电容器的基本作用既是充电和放电。
2.储能:以电压形式存储能量:Ec=1/2V2C,具有隔直流通交流的作用,它两端的电压不能突变,电容的容抗是与频率成反比,频率越高,它呈现的容抗越。
小,容抗:Xc=12∏FC3.滤波作用:整流电路将交流变成脉动的直流,在整流电路之后接入一个较大容量的电解电容,在滤波电路中,电容的耐压值不要小于交流有效值的1.42倍。
利用其充放电特性,使整流后的脉动直流电压变成相对比较稳定的直流电压。
在实际中,为了防止电路各部分供电电压因负载变化而变化,所以在电源的输出端及负载的电源输入端接电解电容,由于大容量的电解电容一般具有一定的电感,对高频及脉冲干扰信号不能有效地滤除,故在其两端并联了一只容量为0.001--0.lpF的电容,以滤除高频及脉冲干扰。
4.去耦作用:滤除高频器件在PCB电源或芯片电源脚上引起的辐射电流,为器件提供一个局部的直流通路,能减低电路中的电流冲击峰值。
它在减小电源和地平面上纹波、噪声和毛刺很有效果。
减少开关噪声在板上的传播并抑制噪声对其它芯片的干扰。
0.1uF以下的陶瓷电容常被用来做去耦电容。
5.旁路作用: (Bypass)是指给信号中的某些有害部分提供一条低阻抗的通路。
电源中高频干扰是典型的无用成分,需要将其在进入目标芯片之前提前滤掉,旁路电容主要针对高频干扰（高是相对的,认为20MHz以上为高频干扰,20MHz以下为低频纹波),选用涤纶薄膜电容。
注: 电阻主要是用做限流和确定固定电平,即所谓的上拉或下拉。
揩振回路可以选用云母、高频陶瓷电容。
谐振分串联谐振和并联谐振。
串联谐振产生过电压,并联谐振产生大电流。
f.图1分析,C205,L1,C203组成∏型低通滤波电路,C205,C203为抗串模干扰元件,用于抑制正态噪声,电容选漏电流小的。
所以,CLC型滤波电路中电容的容量和电感的感量越大,他们的滤波效果就越好。
g.常用高压和低压低通滤波电路二、桥式整流0-265VAC经桥式整流后,直流电压=265*1.414=374.71V,此电压分三路:1路:经R203降压以及C224,C225滤波后为UC2845提供启动电压2路:经高频变压器初级为开关功率管的漏极提供驱动电压, D201,C202,R201是变压器缓冲网络吸收回路,用于吸收对变压器初级的漏电流,次级反馈到初级的尖峰电流进行吸收或二次将漏感反向耦合到次级,吸收开关管关断时,变压器漏感产生的过电压。
3路: R203和R233组成泄放回路,电压经R203和R233对地放电。
M U R 1100E 当断电后不要立即焊取电阻和电容,由于电阻较大放电需要一定时间,故要用万用表量电容两端的电压,放电完后才能操作;由于电压经电阻分压,故在选滤波电容C224,C225时,注意耐压值>375*(R233/R203+R233),否则,当电源出现故障时,375V 电压没电流输出,C224和C225有可能被击穿。
三、启动电路要使开关电源工作,首先是振荡器必须的振荡,振荡器要振荡必须要有一个较小的的启动电流,较小的的启动电流又来自较小的的启动电压,可是开关电源开机后,马上建立起来的唯一的一种电压,就是375V 左右的直流电压,该电压经启动电阻R203(200K Ω)直接给UC2845D8的⑦脚供电(正常工作约需15mA 电流),此时自馈电没建立起来,只有靠C225的放电来继续启动,此电容又叫维持启动电容;开关变压器的初级绕组感应给自馈电绕组的脉冲电压,输出+13V 自馈电压,自馈电建立后,经维持启动电容C224,C225滤波后,给UC2845D8的⑦脚供电,启动电阻R203也完成任务,R203还接在电路中,两端有362V 电压(362/200K=1.85mA 电流),此时没有R203,电路工作可正常工作。
四、吸收回路①定义:消反冲电路或称阻尼电路。
② 组成:由电阻、电容和阻塞二极管组成的钳位电路。
③作用:1:降低没用的反冲电压。
2:消除高频振荡(可以有效地保护开关功率管不受损)。
④反冲电压:是指在断开有电流的电感电路时,产生的自感电压,吸收回路是消耗能量的。
⑤高电压常用的几种吸收回路分析a.在电路工作稳定后,当开关管Q1截止时,初级绕组的反冲电压为:上“-”下“+”,并通过二极管D1给电容器C1充电,由于电路中没有电阻,所以电容器C1充电电流比较大, 电容器C1两端电压一下就能上升到150V,电容器C1吸收的能量就比较多。
(瞬间充电完成,马上又放电)电容器C1的电压为下“+”上“-”,电阻R1也有电流泄漏，它不可能通过二极管D1反向由初级绕组T放电,它就无法振荡下去,电容器C1上的电压,只有通过R1放电,将反冲电压转换成热能散发掉。
当开关管Q1导通时,电阻R1仍给电容器C1放电,最后C1两端电压下降到约125V。
总之:电容器C2的充电时间,在Q1截止;C2的放电时间在导通和截止整各个过程。
b. 当开关管Q1截止时,初级绕组的反冲电压为:上“-”下“+”,并通过电阻R1给电容器C1充电,C1充电脉冲电流比较大(0.3A),在R1上的瞬时电压降可达200V至多,瞬时功率达60W,平均功率1-2W。
(瞬间充电完成,马上又放电)电容器C1的电压为下“+”上“-”,C1通过阻尼电阻R1放电(使高频自由振荡成低频自由振荡,由于R1消耗使振荡很快衰减)。
当开关管Q1导通时,由电源电压(300V)给C1充电,在阻尼电阻R1上也要消耗能量。
c. 当开关管Q1截止时,MOS的D(漏极)反冲电压最高达600-800V,通过电阻R1给电容器C1充电,因反冲电压较高,所以充电电流很大, 反冲电压消耗大,从而达到保护Q1的目的。
当开关管Q1导通时,C1所充的电压就经过Q1放电,为了防止瞬间放电电流过大而加重管子负担,所以串联电阻R1加以限流,C1的两端电压不可能全部放掉,还会乘100V左右电压。
d. 当开关管Q1截止时, 反冲电压通过二极管D1给电容器C1充电,因反冲电压较高(600-800V),没有电阻限流,所以充电电流很大,反冲电压消耗大,从而达到保护Q1的目的(有反冲电压这一瞬间是充电,其它时间通过R4放电)。
当开关管Q1导通时,C1所充的电压就经过R1放电, C1的两端电压不可能全部放掉,还会乘100V左右电压。
e.当开关管Q1截止时,初级绕组的反冲电压为:上“-”下“+”,直接给电容器C1充电,由于电路中没有电阻,所以电容器C1充电电流比较大,电容器C1两端电压一下就能上升到很高电压,电容器C1吸收的能量就比较多,电容器C1的电压为下“-”上“+”。
当开关管Q1导通时,C1所充的电压就经过MOS管,R1,R2放电转换成热能散发掉,C1的两端电压不可能全部放掉,还会乘100V左右电压。
⑥对图原理介绍a.吸收回路1:由C202(103/2KV),R201(27K/3W),D201(MUR110R)组成变压器缓冲网络吸收回路。
并与初级绕组两端并联,它主要是消除MOS管截止时,产生的高频振荡。
当MOS管导通时,初级绕组中的电流,使变压器储存磁能,当MOS管截止时,变压器中的磁能就要转化为电能,在初级绕组的两端, 产生下正上负的300多伏的脉冲电压。
由于有较小的寄生电容的存在,变压器的初级绕组与寄生电容要产生高频振荡,向外发射干扰电磁波。
有了该组吸收后路后,自感电压通过D201给C202充电,把能量储存在C202电场中,因C202上的电压不可能通过D201向初级绕组N1放电(截止),所以它就无法振荡下去,C202上的电压,只有通过R201放电,将反冲电压转换成热能散发掉,R201温度比较高。
总之:C202的冲电时间,只是在MOS管截止的一瞬间,C202的放电时间,是在MOS管截止和导通的整个过程中。