单端正激变换:由于是在开关管T导通期间输入端电源经变压器向输出电容器和负载提供能量,故称为正激变换器;
单端反激式变换:由于是在开关管T关断期间变压器向输出电容器和负载提供能量,为反激变换器。
如图:
开关电源的正激式与反激式的区别如下: 一、原理不同:1、正激式开关电源是指使用正激高频变压器隔离耦合能量的开关电源,与之对应的有反激式开关电源。正激具体所指当开关管接通时,输出变压器充当介质直接耦合磁场能量,电能转化为磁能,磁能又转化为电能,输入输出同时进行。2、“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:
为什么反激变压器需要气隙,而正激不需要呢?本篇文章主要从高频变压器公式,进行气隙推断,从而看一下正激变压器与反激变压器在气隙的方面,究竟有何不同之处!1、变压器中的公式1)V=N*B*Ae/t.V是线圈两端的电压;N是线圈的匝数;B是磁芯的磁通量密度;Ae是磁芯的绕线的地方的横截面积t是时间。公式的含义是:在时间t内,对绕线N匝的线圈而言,磁通量的变化是N*B*Ae,产生的感应电压是V。安培定理:N1*I1+N2*I2...=H1*L1+H2*L2。在稳恒磁场中,磁感应强度B沿任何闭合路径的线积分,等于这闭合路径所包围的各个电流的代数和乘以磁导率。N1是磁芯绕组上线圈1的匝数。I1是线圈1上的电流。H1是磁芯的磁场强度=B/u0*ur,u0是真空磁导率,ur是磁芯的相对磁导率。L1是磁芯中磁场回路的长度。H2是磁芯的气隙的磁场强度=B/u0L2是磁芯气隙的长度。B=u0*(N1*I1+N2*I2+...)/(L1/ur+L2)。2、正激变压器最大功率处的波形
磁通密度相对于时间t的波形 公式1中(V=N*B*Ae/t),考虑到匝数越多,损耗越大,要求的磁芯越大,因此,选择匝数尽量少,选择B=Bmax。V=N*Bmax*Ae/t1,求出N,N向上取整数Ni,作为绕线匝数。
选取Ni后,可以求出此时的Bi=V*t1/(Ni*Ae)。
通过公式2:
Bi=u0*(N1*I1-N2*I2)/(L1/ur+L2)。
变压器中,同名端的电流方向相反,因此符号相反。
当功率等于p的时候,I2确定,可以算出I1=Bi*(L1/ur+L2)/(u0*N1)+N2*I2/N1。
变压器的输入功率=I1*V*D=0.5*Bi*(L1/ur+L2)/(u0*N1)*V*D+N2*I2/N1*V*T*D=0.5*Bi*(L1/ur+L2)/(u0*N1)*V*D+p.是可以满足功率要求的。因此正激变压器不需要调节L2的值,来满足功率要求……
反激式转换器工作原理以及反激电源实测波形分析本文主要介绍反激式转换器工作原理,以及反激开关MOSFET源极流出的电流波形转折点的分析。反激式转换器工作原理图1为一个最简单的反激式转换器拓扑结构,并且包含以下寄生元件:如初级漏电感、Mosfet的寄生电容和次级二极管的结电容。
图1包含寄生元件的反激式转换器拓扑图 该拓扑源自一个升降压转换器,将滤波电感替换为耦合电感,如带有气隙的磁芯变压器,当主开关器件MOSFET导通时,能量以磁通形式存储在变压器中,并在MOSFET关断时传输至输出。由于变压器需要在MOSFET导通期间存储能量,磁芯应该开有气隙,基于这种特殊的功率转换过程,所以反激式转换器可以转换传输的功率有限,只是适合中低功率应用,如电池充电器、适配器和DVD播放器。
反激式转换器在正常工作情况下,当MOSFET关断时,初级电流(id)在短时间内为 MOSFET的Coss(即Cgd+Cds)充电,当Coss两端的电压Vds超过输入电压及反射的输出电压之和(Vin+nVo)时,次级二极管导通,初级电感Lp两端的电压被箝位至nVo。因此初级总漏感Lk(即Lkp+n2×Lks)和Coss之间发生谐振,产生高频和高压浪涌,MOSFET上过高的电压可能导致故障。
反激式转换器可以工作在连续导通模式(CCM)(如图2)和不连续导通模式(DCM)(如图3)下,当工作在CCM模式时,次级二极管保持导通直至MOSFET栅极导通,而MOSFET导通时,次级二极管的反向恢复电流被添加至初级电流,因此在导通瞬间初级电流上出现较大的电流浪涌;当工作在DCM模式时,由于次级电流在一个开关周期结束前干涸,Lp和MOSFET的Coss之间发生谐振。
图2 连续导通模式
图3 不连续导通模式 图4显示了开关电源工作在DCM模式,实测的MOSFET电压和电流工作波形,除了可以看到MOSFET在开通和关断的过程中,均产生比较大的电压和电流变化,而且可以看到MOSFET在开通和关断的瞬间,产生一些震荡和电流尖峰……
PSR反激开关电源同步整流问题解析本文将详细解析PSR反激开关电源同步整流是怎样实现的,希望对大家有所帮助。
大家都知道同步整流相比功率二极管整流损耗小,效率高,相同功率下电源尺寸可以更小。同步整流的驱动方式有电压型驱动和电流型驱动两种。按照SR门级驱动电压的来源,又分为自驱动和外驱动。
这里要介绍的是在充电器领域内常见的电压型其驱动的同步整流 ,知识点包含以下几个小节,结合芯片内部结构力求全面讲细讲清楚以及设计过程中遇到的一些坑,不过还不知道何为PSR架构的童鞋可以先自行了解一下,本章先不展开来讲了。
知识点:
1.同步整流MOS什么时候开通?什么时候该关断?
2.整流芯片是怎么辨别原边导通的波形和RING的?它的逻辑是怎样?靠电路是怎么实现的?
3.除了同步整流功能外,它还可以用来监控次级侧电压,犹如SSR里面的TL341,可以使其动态响应远远优于普通的PSR架构
一. SR 何时开通,何时关断?
(附上BCD芯片的线路图)
图1
图2 图1中次级侧的APR3415是本章的主角了,图2是其内部方框图,可以看到整流MOS已经集成在芯片里面了(红色圆圈所示)。
那么他何时该开通呢?判断准则其实想的出来是原边导通的时候他应当关断,次级侧导通的时候他才能导通。但他又不是原边控制芯片肚子里的蛔虫,怎么知道何时该导通的呢?我们知道当原边MOS Q1导通的时候,根据变压器同名端(变压器T1黑点圆圈的为同名端,没有黑点的为非同名端)判断此时次级侧非同名端,也是和APR3415的DRAIN PIN相连的端为正,那么此时刻他必须关断。
而当原边MOS由导通变为关断的时候,同名端反向,次级侧和DRAIN PIN相连的一端为负,那么此时整流MOS可以开通了……
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