正激变换器工作原理及基本及基本设计 ppt
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反激式和正激式变换器的工作原理反激式变换器和正激式变换器是电力电子领域中常见的两种变换器结构,它们在不同的应用场景下具有不同的工作原理。
一、反激式变换器的工作原理反激式变换器是一种常用的开关电源变换器,它通过开关管的开关动作来实现输入电压的变换。
反激式变换器一般由一个开关管、一个变压器、一个滤波电容和一个负载组成。
1. 工作原理反激式变换器的工作原理主要分为两个阶段:导通阶段和关断阶段。
导通阶段:当开关管导通时,变压器的一侧与输入电源相连,另一侧与负载相连。
此时,输入电流通过变压器的一侧流入,变压器的另一侧产生电磁感应,使得负载得到相应的电压。
关断阶段:当开关管关断时,变压器的一侧与负载相连,另一侧与滤波电容相连。
此时,由于变压器一侧的电流无法立即变为零,电流会通过滤波电容继续流向负载,从而使得负载得到稳定的电压。
2. 特点与应用反激式变换器具有体积小、成本低、效率高等优点,广泛应用于电力电子产品中。
例如,电视机、计算机、手机充电器等都采用了反激式变换器作为其电源模块,提供稳定的直流电压。
二、正激式变换器的工作原理正激式变换器是一种将输入电压转换为输出电压的变换器,它通过不断开关的方式来实现电压的变换。
正激式变换器一般由一个开关管、一个变压器、一个整流电路和一个滤波电容组成。
1. 工作原理正激式变换器的工作原理主要分为两个阶段:导通阶段和关断阶段。
导通阶段:当开关管导通时,输入电流通过变压器的一侧流入,变压器的另一侧产生电磁感应,使得负载得到相应的电压。
关断阶段:当开关管关断时,变压器的一侧与整流电路相连,另一侧与滤波电容相连。
此时,由于变压器一侧的电流无法立即变为零,电流会通过整流电路继续流向负载,从而使得负载得到稳定的电压。
2. 特点与应用正激式变换器具有输出电压稳定、抗干扰能力强等优点,广泛应用于电力电子领域中。
例如,直流电源、变频器等都采用了正激式变换器作为其电源模块,提供稳定的输出电压。
第1章Flyback正激变换器的工作原理1.1 引言有隔离变换器的DC/DC变换器按照铁芯磁化方式,可分为双端变换器(全桥、半桥、推挽等)和单端变换器(正激式、反激式等)。
和双端变换器比较,单端变换器线路简单、无功率管共导通问题、也不存在高频变换器单向偏磁和瞬间饱和问题,但由于高频变换器只工作在磁滞回线一侧,利用率低。
因此,它只适用于中小功率输出场合。
单端正激变换器是一个隔离开关变换器,隔离型变换器的一个根本特点是有一个用于隔离的高频变压器,所以可以用于高电压的场合。
由于引入了高频变压器极大的增加了变换器的种类,丰富了变换器的功能,也有效的扩大了变换器的使用范围。
单端正激变换器拓扑以其结构简单、工作可靠、成本低廉而被广泛应用于独立的离线式中小功率电源设计中。
在计算机、通讯、工业控制、仪器仪表、医疗设备等领域,这类电源具有广阔的市场需求。
当今,节能和环保已成为全球对耗能设备的基本要求。
所以,供电单元的效率和电磁兼容性自然成为开关电源的两项重要指标。
而传统的单端正激拓扑,由于其磁特性工作在第一象限,并且是硬开关工作模式,决定了该电路存在一些固有的缺陷:变压器体积大,损耗大;开关器件电压应力高,开关损耗大;dv/dt和di/dt大等。
为了克服这些缺陷,提出了有源钳位正激变换器拓扑,从根本上改变了单端正激变换器的运行特性,并且能够实现零电压软开关工作模式,从而大量地减少了开关器件和变压器的功耗,降低了dv /dt和di/dt,改善了电磁兼容性。
因此,有源钳位正激变换器拓扑迅速获得了广泛的应用。
本章主要介绍Flyback型有源箝位正激变换器的稳态工作原理与电路设计。
1.2 Flyback 型有源箝位正激变换器稳态工作原理有源箝位正激变换器由有源箝位支路和功率输出电路组成。
有源箝位支路由箝位开关和箝位电容串联组成,并联在主开关或变压器原边绕组两端。
利用箝位电容及开关管的输出电容与变压器绕组的激磁电感谐振,创造主开关和箝位开关的ZVS 工作条件,并在主开关关断期间,利用箝位电容的电压限制主开关两端的电压基本保持不变,从而避免了主开关过大的电压应力;另一方面,在正激变换器中采用有源箝位技术还可实现变压器铁芯的自动磁复位,并可以使激磁电流沿正负两个方向流动,使其工作在双向对称磁化状态,提高了铁芯的利用率。
正激变换器实际应用中,由于电压等级变换、安全、系统串并联等原因,开DC-变关电源的输入输出往往需要电气隔离。
在基本的非隔离DCDC-变换换器中加入变压器,就可以派生出带隔离变压器的DC 器。
例如,单端正激变换器就是有BUCK变换器派生出来的。
一工作原理1 单管正激变换器单端正激变换器是由BUCK变换器派生而来的。
图(a1)为BUCK 变换器的原理图,将开关管右边插入一个隔离变压器,就可以得到图(a2)的单端正激变换器图(a1)BUCK变换器图(a2)单端正激变换器BUCK 变换器工作原理:电路进入平恒以后,由电感单个周期内充放电量相等,由电感周期内充放电平恒可以得到:⎰==Tdt Lu T L U 001即:可得:单端正激变换器的工作原理和和BUCK 相似。
其工作状态如图如图(a3)所示:图(a3)单端正激变换器工作状态开关管Q 闭合。
如图所示,当开关管Q 闭合时的工作状态如图⎰⎰=--O NO Nt Tt o o i dt U dt U U 0)(ii ONo o o i OFFo ON o i DU U Tt U T D U DT U U t U t U U ==-=-=-)1()()(a4所示,图(a4)根据图中同名端所示,可以知道变压器副边也流过电流,D1导通,D2截止,电感电压为正,变压器副边的电流线性上升。
在此期间,电感电压为:O I L U U N N u -=12开关管Q 截止。
开关管截止时,变压器副边没有电流流过,副边电流经反并联二极管D2续流,在此期间,电感电压为负,电流线性下降:O L U U -=在稳定时,和BUCK 电路一样,电感电压在一个周期内积分为零,因此:()S O S I T D U DT U U N N ⨯-⨯=⨯⎪⎭⎫⎝⎛-1120 得:I O DU N N U 12=由此可见,单端正激变换器电压增益与开关导通占空比成正比,比BUCK电路只多了一个变压器的变化。
正激式变换器工作原理正激式变换器(Forward Converter)是一种常见的开关电源拓扑结构,被广泛应用于各种电子设备中。
它采用了正激式变换方式,可以实现高效率的电能转换和稳定的输出电压。
本文将从工作原理的角度详细介绍正激式变换器的运行机制。
正激式变换器主要由输入电源、开关管、变压器、输出电路和反馈控制电路等组成。
其工作原理可以分为四个阶段:励磁阶段、导通阶段、关断阶段和搬运阶段。
下面将逐步介绍这四个阶段的具体过程。
首先是励磁阶段。
当输入电压施加到变压器的一侧时,由于变压器的自感作用,电流开始急剧增加。
同时,反馈控制电路会控制开关管的导通时间,使其在合适的时间点导通。
导通后,电流通过变压器的主绕组,储能于变压器的磁场中。
接下来是导通阶段。
在导通状态下,电流继续通过开关管和主绕组,同时变压器的磁场也在不断积累能量。
此时,输出电路中的电感和电容开始储存能量,为后续的电能转换提供支持。
然后是关断阶段。
当开关管关闭时,变压器的磁场能量无法继续增加,开始释放储存的能量。
此时,反馈控制电路会探测输出电压,并根据需要调整开关管的导通时间。
在关断状态下,变压器的磁场能量通过副绕组传递给输出电路。
最后是搬运阶段。
在搬运阶段,输出电路中的电感和电容会逐渐释放储存的能量,以供给负载使用。
同时,反馈控制电路会根据输出电压的变化情况,调整开关管的导通时间,以维持输出电压的稳定。
通过这样不断重复的四个阶段,正激式变换器可以实现输入电能到输出电能的高效率转换。
其中,反馈控制电路起到关键作用,可以根据负载需求调整开关管的导通时间,以达到输出电压的精确控制。
需要注意的是,正激式变换器在实际应用中需要充分考虑电路的参数匹配和保护措施,以确保电路的安全可靠运行。
此外,还需要合理设计变压器的绕组结构和选用合适的材料,以提高变压器的效率和可靠性。
总结起来,正激式变换器是一种高效率的开关电源拓扑结构,通过合理的电能转换和稳定的反馈控制,实现了输入电能到输出电能的转换。