反激变换器工作原理

反激变换器1反激变换器的工作原理反激变换器2Flybackconverter(反激变换器)一、基本电路由buck-boost推演而得.特点:1.电路简单,效率高;2.输出电压纹波较大;3.处理功率在150W以下;4.应用于电压和负载调整率要求不高的场合(6-10%);5.小功率多组输出特别有效;6.变压器工作原理与其他类型的隔离变换器不同;7.变压器铁芯必须加气隙.UPVinUSIinIoutVoutIPISDCf隔离变压器还起到了存储能量的作用二次侧没有滤波电感器反激变换器3二、开关Q开通工况USUPNPNS反激变换器4三、开关Q关断工况(磁通复位不到零)BrBSB=Bmax-BminImImaxIminBminUSUPNPNS反激变换器5四、开关Q关断工况(磁通复位到零)BrBSB=Bmax-BrImIm(max)USUPNPNS反激变换器6五.输入端电流电压关系UP,IP)()(rmsPrmsPinininIUIVPinPrmsPVDUDU)(inPavePDVDUU)(inPVUinrmsPIDI1)((1)由(1)得PrmsPIDI)(PavePDII)(inavePII)(inPIDI1(2)(3)USUPNPNSVoutIin反激变换器7USUPNPNSVoutIinIout(4)(5)DSrmsSrmsSoutoutoutVIDIUIVP)1()()()(11)(DoutSrmsSVVDUDU))(1()1()(DoutSaveSVVDUDU)(DoutSVVUoutDoutoutSIVDVDVI)]1(21[)1(由(4)得SrmsSIDI1)(SaveSIDI)1()(outrmsSIDI11)(outSIDI11outaveSII)(,,六.输出端电流电压关系(6)US,IS反激变换器8USUPNPNSVoutIinIoutPsPiniDTLV七.磁通复位的关系BrBSB=Bmax-BminImImaxIminBmin)(PPPsinNLiDTV同理，可得)()1)((SSSsDoutNLiTDVV因为磁通复位，有)()(故SDoutPinNDVVNDV)1)(((7)(6‘)(6“)反激变换器9USUPNPNS八.元器件的选择1.开关器件QQ所承受的电压为)((max)DoutSPinQVVNNVUQ所流过的最大电流为(max)PQiIPsinoutPSLfDVDINNmin(max)min211(8)(9)反激变换器10USUPNPNS八.元器件的选择1.开关器件QsPinPPTLDVii(min)(max)IP反激变换器11USUPNPNS八.元器件的选择1.开关器件QsPinPPTLDVIi21(max)sPinoutPSTLDVDINN211反激变换器12USUPNPNS八.元器件的选择根据磁通复位要求,我们有SPDoutininNNVVDDVDDV)()1()1(maxmax(min)minmin(max)max(min)min(max)DVDVininPsinoutPSPLfDVDINNimin(max)min(max)211(10)(11)(12)反激变换器13USUPNPNS八.元器件的选择2.整流二极管DD所承受的电压为(max)inPSoutDRVNNVUD所流过的最大电流为(max)SDiI)1(2)(1minminDLfVVDISsDoutout(13)(14)反激变换器14八.元器件的选择3.滤波电容CfC所承受的电压为outCVUCf的容量SoutoutSoutoutfTDVIIVVC)1()()(212(min)2(max)soutoutffVIDCmax(15)(16)UPVinUSIinIoutVoutIPISDCf反激变换器15八.元器件的选择4.变压器的设计A.选定磁芯材料和型式---根据工作频率,磁化形式,传输功率,线圈绕组的绕制等要求,以及磁芯的磁化曲线,供货情况等来确定磁芯材料.B.确定磁芯型材的大小---Ae,AW,lm由电流密度参数法,有jkIkIkAAWrmsSSrmsPPWe)()((17)UPVinUSIinIoutVoutIPISDCf此页之后的内容在讲完变压器电抗器设计之后才细讲。反激变换器16八.元器件的选择4.变压器的设计由(6‘),(6“)得到sWDDoutoutinWeBfjkVVVDPDPAA]/)[(1BfDVksinPBfDVVksDoutS)1)(((18)(19)把(3),(5),(18),(19)代入(17),得(20)UPVinUSIinIoutVoutIPISDCf反激变换器17八.元器件的选择4.变压器的设计在(20)中，令sWoinWeBfjkPPAA2显然，当时，有极大值。忽略变压器损耗,取D=0.5,得(22)outDoutoutoVVVPP)(222oininPPPDWeAA(21)UPVinUSIinIoutVoutIPISDCf反激变换器18八.元器件的选择4.变压器的设计根据(20),确定磁芯的大小.于是得到Ae,AW,lmC.确定原副边匝数---NP,NS由(6),(6‘)和(11)确定BAfDVNesinPmin(max)BAfDVVNesDoutSmin(max)1)((23)(24)D.确定原副边线圈导线截面---AP,AS由式(11)得到max(min)min(max)DVDVinin(25)UPVinUSIinIoutVoutIPISDCf反激变换器19八.元器件的选择4.变压器的设计由(25),可得jDVPjIAininrmsPPmax(min))(jDIjIAoutrmsSSmax)(1由(4)和(5),可得(26)(27)VoutUPVinUSIinIoutVoutIPISDCf反激变换器20八.元器件的选择4.变压器的设计E.变压器磁芯气隙lg的确定BSBS磁场强度H或电流I没有加气隙的B-H曲线加气隙后的B-H曲线BUPVinUSIinIoutVoutIPISDCf反激变换器21八.元器件的选择4.变压器的设计BSBS磁场强度H或电流I加气隙后的B-H曲线BE.变压器磁芯气隙lg的确定一个开关周期该变压器传送的能量为)(212(min)2(max)PPPPiiLE所以原边能输送到副边的最大功率为2(max)(max)21PPPiLEPinePsPPinLDVBANfiLP2212(max)(max)(28)UPVinUSIinIoutVoutIPISDCf反激变换器22八.元器件的选择4.变压器的设计BSBS磁场强度H或电流I加气隙后的B-H曲线BE.变压器磁芯气隙lg的确定由(28)知,要提高传输功率,必须减小Lp.不加气隙时eeFePFemFePlANRNLP2)(2)((29)代入(28)得PFeineFeinNBDVlP2)(max,(30)UPVinUSIinIoutVoutIPISDCf反激变换器23八.元器件的选择4.变压器的设计BSBS磁场强度H或电流I加气隙后的B-H曲线BE.变压器磁芯气隙lg的确定加气隙时,根据所需电感量来调整气隙lg)(02legeFeePmkAlAlLNRP(31)代入(28)得)2(0FeeininPlglDBVPNkl(32)lk的计算参见本课程的“磁路与磁路基本定律”UPVinUSIinIoutVoutIPISDCf反激变换器24八.元器件的选择4.变压器的设计BSBS磁场强度H或电流I加气隙后的B-H曲线BE.变压器磁芯气隙lg的确定从另一个角度看,根据磁路欧姆定律可知2BARRNIemmPP(33)从而,BDINBINkllinPPPlgFee220(34)(3)UPVinUSIinIoutVoutIPISDCf反激变换器25八.元器件的选择4.变压器的设计BSBS磁场强度H或电流I加气隙后的B-H曲线BE.变压器磁芯气隙lg的确定(35))2(0FeeinPlglBDINkllk的计算参见本课程的“磁路与磁路基本定律”geCllAlk21磁路横截面的周长UPVinUSIinIoutVoutIPISDCf反激变换器26八.元器件的选择5.缓冲电路的设计UPVinUSIinIoutVoutIPISDCfStrategy1UPVinUSIinVoutIPISCfStrategy2UPVinUSIinVoutIPISCfStrategy3反激变换器27九.变压器的储能与能量传输UPVinUSIinIoutVoutIPISDCfBSBS磁场强度H或电流I没有加气隙的B-H曲线BBSBS磁场强度H或电流I加气隙后的B-H曲线B反激变换器28反激变换器设计实例输入电压：110V或220V输出电压：DC+5/+12/-12/+24输出电流：DC-1A/1A/1A/1.5A输出电压纹波：100mV,250mV(+24)输出精度：±5，±10（+24）