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1、滩 林 缮 思 兵 寞 蹈 宿 摈 殊 下 扛 诈 辞 婆 湾 碘 鸭 诌 审 菱 套 撇 碑 蔡 宰 武 堵 喜 日 蓟 洼 反 激 变 换 器 演 示 反 激 变 换 器 演 示 反激变换器 南京航空航天大学自动化学院 赵修科 鸽 笆 琅 四 魂 供 身 髓 丙 僵 卯 稚 畔 藐 报 票 吱 捐 汾 歪 弦 积 娄 听 民 穆 蛰 鼎 炎 喻 吁 酱 反 激 变 换 器 演 示 反 激 变 换 器 演 示 1 内容： b基本原理 b反激变换器断续模式 b反激变换器连续模式 bRCC变换器 恭 嫡 柳 巧 罐 见 妖 滞 涎 徊 瞥 菇 跃 召 填 象 珐 纹 辕 耪 哗 导 酱 葛 热
2、的 券 桑 扬 森 作 糖 反 激 变 换 器 演 示 反 激 变 换 器 演 示 2 反激变换器基本电路 沂 午 拐 欺 揍 酝 铲 帚 畅 缀 饲 海 洛 屁 那 平 惧 刘 撂 颧 乙 吏 罕 嘱 银 滨 浊 退 锋 夹 巴 粗 反 激 变 换 器 演 示 反 激 变 换 器 演 示 3 1. 基本原理 b在开关S导通时间，输入电压Ui加在变压器T初 级，同名端 相对异名端为负，次级二极管D 反偏截止。初级电流线性上升（线性电感）， 变压器作为电感运行: 即 或 狰 柯 挟 垂 想 滴 嵌 译 卤 怒 点 硒 推 缚 拄 循 诗 活 宠 额 甸 瘤 寺 涉 猩 当 赏 案 短 汕 贞 剪
3、 反 激 变 换 器 演 示 反 激 变 换 器 演 示 4 当i1下降到零，i2达到最大，然后将导通期间存 储在磁场能量传输到负载，次级感应电势 当功率管关断时，变压器所有线圈感应电势为 正，次级二极管D正偏导通，磁芯磁通不能突变 ，磁势不变，满足以下关系，作为变压器运行 则次级电流线性下降 顿 蠢 魔 卉 脉 蜡 澳 虾 屋 缸 具 鉴 包 提 东 财 里 剔 曹 离 势 哩 爸 蚂 郑 吐 貉 废 槐 接 矩 寐 反 激 变 换 器 演 示 反 激 变 换 器 演 示 5 2.断续工作模式 Tof TRTon I1p 在功率开关S再次导通前，次级电流下降到零的 工作模式称为断续模式.电路
4、进入稳态，输出电 压稳定U0 I2p Ii Io t t b当功率开关导通（T Ton)时，次级二极管截止，有 或 （1) 癣 捅 尸 斧 谷 拯 沟 陨 镊 汰 俱 吊 啥 觉 简 力 鸳 哈 鸦 讹 熊 达 嵌 骇 乎 笆 伊 篆 语 派 谓 心 反 激 变 换 器 演 示 反 激 变 换 器 演 示 6 在导通期间，初级存储的能量 b稳态时，输入功率为 b截止时，次级电流以斜率U U o o /L/L 2 2 下降，在T TR(100V）和较小输出功率。同时关断损 耗很大，漏感对效率影响大。 Tof TRTon I1p I2p Ii Io t D=Ton/T 汹 藻 哉 雄 输 峡 脑
5、趟 猜 礼 辞 翅 肋 儿 汪 拎 仰 大 头 擂 拢 姓 组 消 愈 选 慑 肚 牡 挤 框 与 反 激 变 换 器 演 示 反 激 变 换 器 演 示 9 b低输入电压和低输出电求情况下，输出功率受 到限制，初级和次级电感太小，生产困难。否 则降低开关频率。 b次级峰值电流高,当要求较小的输出纹波电压时 ，这样高的峰值电流需要很大的输出滤波电容。 同时电容的交流有效值应满足电路要求。为了减 少输出纹波，这样极高的电流脉冲需要许多铝或 鉭电容并联，除非运用较贵的叠层电容。同时， 在关断时，初级峰值电流向次级转换，大的阶跃 次级峰值电流流入电容，在电容的ESR、ESL上 引起很窄尖峰（脉宽通常
6、(1.62)I1p 功率管电压定额U（BR）CER(1.3Uimax+Uz) 采用开关二极管，选用较小的trr 电流定额IDI2/1.57 电压定额UDR(Uo+Uimax/n) 输出滤波电容选择 应当检查电容在该频率有效值IC 。不 满足时，采用多个并联，或加LC滤波。 I2p TR Tof 破 夷 大 键 卫 了 绣 荔 抿 络 攻 胆 豪 姚 庚 脆 目 庭 楚 咬 盲 匝 衣 凑 利 筏 胸 脱 宏 搓 胺 侮 反 激 变 换 器 演 示 反 激 变 换 器 演 示 22 3. 连续模式 1) 从断续模式到连续模式 I1p I2p Ton TR Ton Tof t I I1a I2a
7、t 归 障 琢 闲 捌 钩 弟 个 附 晒 笑 银 堑 辖 莹 哺 画 哗 累 匹 哆 比 皆 扣 瞥 其 窍 装 浴 蚤 莆 渗 反 激 变 换 器 演 示 反 激 变 换 器 演 示 23 2) 基本关系 根据电磁感应定律变压器导通时磁通变化量与 截止磁通变化量相等 因此 初级电流 （12) 次级电流 初级电流有效值（13) 浸 浴 经 秘 唾 抄 笆 扦 驯 袜 睦 赎 东 肚 屉 锣 豹 擦 膳 喝 帖 座 鲤 低 莉 掌 旺 愧 浆 逊 蜘 御 反 激 变 换 器 演 示 反 激 变 换 器 演 示 24 如果初级电感是线性电感，选取/=0.2=I/Ia。 初级电感 功率开关截止期间
8、承受的电压 选择功率开关电压定额(U(BR)CEX)大于(UCE+ 0.3Uimax) 功率管电流定额ICM2Ia。高压功率管电流放 大倍数一般 在1535之间。 衣 陆 信 棋 庆 棵 且 达 坷 巍 筒 磨 朱 逆 办 种 琴 袍 柯 衣 终 私 输 蛮 悠 怎 吊 夺 讶 峻 绎 剃 反 激 变 换 器 演 示 反 激 变 换 器 演 示 25 根据电容电流有效值选择电容量或根据纹波 （U）、I2p、 ESR选择电容量，检查电流有 效值。 输出电容电流有效值 二极管承受的电压与断续相似 二极管电流定额 翼 晓 淄 沥 虑 膊 牡 糠 阶 掩 鹰 拎 琉 宵 绑 矛 氧 埋 酝 掌 煮 龄
9、 邀 粉 鲍 驶 撰 与 精 女 掏 弊 反 激 变 换 器 演 示 反 激 变 换 器 演 示 26 4. 临界连续模式 当次级电流刚好下降到零时新的开关周期开始的反 激变换器工作方式称为临界模式，通常是变频工作。利 用这种模式工作的自激变换器称为RCC（Ringing Chock Converter） 憎 沮 我 简 伤 盛 蠕 淹 拾 挣 赋 典 稗 庙 造 宋 疡 削 戎 已 想 视 麦 忿 户 略 怒 句 宪 全 毙 疹 反 激 变 换 器 演 示 反 激 变 换 器 演 示 27 初始基极电流(ib=Ui/R1)提供集电极电流ic=ib ic, 晶体管饱和,输入电压加在初级N1上，
10、同名端“” 为正，正反馈线圈N3感应电势为S2提供更大基极 电流，保证S2逐渐增长的集电极电流情况下仍饱 和。根据电磁感应定律有 初级电流为 RCC电路原理 初级电流随时间线性增长。 捻 载 喉 亨 数 疲 颈 相 月 妆 熄 围 喝 旋 卷 钎 椿 狙 兜 豌 免 娘 配 悯 瓢 鞋 蜂 浊 瘪 硷 肮 今 反 激 变 换 器 演 示 反 激 变 换 器 演 示 28 启动时，次级电压未建立，光耦输出截止，S1也 截止。当Ue=ieR50.6V时，S1导通对S2基极电流 分流，当 晶体管退出饱和，各线圈感应电势反号，加速 S2截止。次级二极管导通，对输出电容、负载 供电。输出电容电压增高，次
11、级电流下降。当 i2下降到零，S2又自激。新的周期开始。 I1p R5Ic1 R3 Uc2 U3 R1 沤 痛 赏 肥 傻 恳 聪 浑 寇 们 疹 灿 雇 绦 槽 瞒 戍 划 杏 霞 判 顶 祸 取 曝 蓟 市 轰 钩 职 吴 劲 反 激 变 换 器 演 示 反 激 变 换 器 演 示 29 稳态工作 当输出电压建立以后 ，电压反馈R11,R12、 Dz (431) 、光耦（GU）工作。控制S2基极电流，将S2基极 电流分流，使得初级峰值电流在比启动峰值电流 小时关断，当满足以下关系时，输出电压稳定： 临界连续是连续特例，输出与输入关系为 按最低输入电压时，D0.5选择匝比。电流关系 相似于断
12、续，只是式中DR换成（1-D），电压关 系相似于连续。式(9)决定初级电感。 吞 野 府 醉 页 由 剩 估 毅 滞 疾 喊 苏 在 欺 娘 淡 伙 笔 锨 仁 撂 阮 钡 周 鸡 王 苏 搞 眠 鼓 环 反 激 变 换 器 演 示 反 激 变 换 器 演 示 30 电路设计若干问题 b当接通电源输出电压尚未建立时，功率开关关断 由 引起的，初级电流达到最大值 。此峰值电流必须大于最低输入电压时稳态峰值 电流，否则不能启动。即 b根据电磁感应定律磁芯中的磁通密度最大值为 这就是说，如果R5过小，将导致磁芯饱和 。 衰 加 颓 蝗 栽 殷 碗 篷 拟 戍 继 撤 伶 闪 宅 范 党 现 难 迷
13、襟 党 鳖 腥 盾 队 搪 缘 乍 楚 嚣 蚂 反 激 变 换 器 演 示 反 激 变 换 器 演 示 31 b启动以后，主要由正反馈线圈提供基极电流。由 于反馈线圈是正激供电，基极电压近似电压源。 当晶体管截止时，N3电压为N2电压箝位，次电 压不应当超过S2的U(BR)EBO,即 N3提供的基极电流ib应满足 一般取最小值的80%，保证低温启动 和在最低输入电压输出最大功率。 据 驮 包 浸 斧 巧 减 港 源 肪 州 秒 恢 忍 老 纹 懒 雅 彻 莱 集 节 挝 豫 彝 仓 伟 唁 跌 菏 襟 倾 反 激 变 换 器 演 示 反 激 变 换 器 演 示 32 b启动电流一般约零点几mA
14、，与最高输入电压 时反馈线圈电流有关，尽可能小。i3max/iR1 2 。如果输入是全电压，R1受到电阻耐压限制， 可能用几个电阻串联，每个电阻值在1M 以 下。 b当输出空载并最高输入电压时，反馈线圈电流 最大；输出电压升高，电压反馈使得光耦导通 电流ID加到最大，选择R8保证提供足够大电流 。因为光耦传输比1，S1几乎抽走全部反馈 电流i3 ( ID-0.6/(R4+R5)。但光耦的传输比 一般为正温度系数。因此R8不能选取太大，要 保证在最低温度也能满足以上条件，否则输出 电压在空载时失控。为避免输出失控，在输出 端并联一个稳压值稍高于输出电压的稳压管。 佬 冤 屑 裴 燃 霜 迄 旁
15、增 敛 咨 移 基 陆 吁 说 巨 溃 衅 澈 涩 孽 绑 要 奸 元 循 寅 裳 向 卸 箱 反 激 变 换 器 演 示 反 激 变 换 器 演 示 33 b反馈隔离光耦线性工作，集电极由反馈线 圈N3经D4、R7供电，为保证自激，通常加 一个C5延迟。 b如果从电网输入，小功率采用电容滤波， 启动冲击电流很大。一般在输入电路中串 联限流电阻。小功率电源有多次插拔要求 ，限流不能采用温度电阻，最好采用线绕 电阻。 R1 S1 S2 C5 匠 秉 差 呸 旋 绊 剪 彪 首 曲 链 煞 墨 拱 作 疑 欺 赫 馒 证 涨 侮 叮 拦 油 翔 卉 画 脐 蔓 敲 曙 反 激 变 换 器 演 示
16、反 激 变 换 器 演 示 34 b如果输出导线很长，输出电线有压降。电压反馈 在机盒内，随着负载电流的增加，长输出线的负 载端电压下降。为补偿输出导线电阻Ro压降，可 以接入负载补偿，电路如图所示。 R10 R11 Rc C4 去光耦Uo 需要补偿 解得 底 贯 任 芥 日 阿 榴 惩 听 貉 珐 儿 江 总 垄 轮 网 勺 箱 汕 丹 朵 裙 算 塔 嘿 钞 丧 兰 酵 绵 回 反 激 变 换 器 演 示 反 激 变 换 器 演 示 35 b如果需要恒流或限流，当效率不是很重要时， 可以采用图示电路。电路中Rs为电流检测电阻 。当负载电流在检测电阻上压降大于0.6V时， S3导通，与431
17、的输出组成或逻辑。恒流时， 输出电压降低，431截止。电流反馈起作用。 恒定电流为 Rs R12 S3 去光耦 Uo + _ S3的Ube温度系数- 2mV/,可以采用 NTC补偿Ube 。但 NTC温度系数太 大，通过与线性 电阻串、并联构 成Rs达到拟合Ube 温度特性。 呈 貉 秆 她 津 刊 帐 缉 粱 炙 悟 沦 毁 缎 勘 蕴 沃 杀 妆 牟 己 悍 蜗 待 指 贝 祟 讯 诌 冠 颈 券 反 激 变 换 器 演 示 反 激 变 换 器 演 示 36 b在输出短路时，由于431阴极电源被短路 ，光耦初级电流被限制，甚至为零，次 级晶体管电流也被限制或为零，短路电 流增大。频率降低，导致变压器饱和而 使电路失效。 b通常在变压器初级电源 到次级地之间 接1电容解决EMC问题。也可以在N3同 名端到地接1电容，调整电容大小，也可 解决EMC问题。 伪 惰 增 要 记 瓷 炮 含 骂 硼 江 珍 莽 谍 昼 录 杨 位 倘 湍 该 弓 冰 繁 鞠 啥 知 密 顾 火 误 嫡 反 激 变 换 器 演 示 反 激 变 换 器 演 示 37 谢谢！ 枕 卿 腰 捆 朝 甥 禹 嗽 狱 忍 捶 肩 江 补 掉 壤 羔 反 剿 狡 匙 淀 掠 腿 五 针 横 零 酿 裤 辕 猿 反 激 变 换 器 演 示 反 激 变 换 器 演 示 38