第四章输入与输出隔离.ppt

第四章 输入与输出隔离的各种变换器结构 四种基本变换器的比较 前三种由电感传送能量，cuk用电容传输能量 变换器电气特性与电感电流的工作状态密切相关 电感、电容器能量储放作用，其参数、连接为低通滤波器。 Buck和Boost变换器是最基本的 开关电源的种类 按照拓扑结构可以分为2中基本的类型：非隔离型和隔离型。 1.Buck变换器，也称降压变换器 非隔离型 2.Boost变换器，也称升压变换器 3.Buck-Boost变换器，也称升降压变换器 4.Cuk变换器，也称串联变换器 隔离型:正激式，反激式，推挽式，半桥式，全桥式 第二节 反激变换器（Flyback） 基本电路模型 – Flyback (回扫型) 反激式变压器的基本结构和原理 原理：在开关S导通时，输入电压Vi加在变压器一次侧线圈上，同名端 ‘?’ 相对异名端为负，二次侧二极管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。 变压器储存能量，此阶段没有能量传到次级，电容C单独向负载供电。 在开关S断开时，由楞次定理（E=—NΔ∮/ΔT） 变压器原边绕组将产生一反向电动 势，此时输出整流二极管D正向 导通，向次级负载提供能量。 关键点：反激式开关电源的核 心就是将变压器当做一个电感来 看，先储能，后释放能量。 电路特点 变压器初级磁通是单向的，故称该变压器为单端变压器 输出电容器C和负载在开关管截止时从变压器次级获得能量，故称为反激式。 反激式变换器的定义及优点 定义： 反激式转换器又称单端反激式或“Flyback”转换器，因其输出端在原边绕组关断时获得能量故而得名。在反激变换器拓扑中，开关管导时，变压器储存能量，负载电流由输出滤波电容提供；开关管关断时，变压器将储存的能量传送到负载和输出滤波电容，以补偿电容单独提供负载电流时消耗的能量。 优点如下：a、电路简单，能高效提供多路直流输出，因此适合多组输出要求；b、输入电压在很大的范围内波动时，仍可有较稳定的输出，无需切换而达到稳定输出的要求；c、转换效率高，损失小；d、变压器匝数比值小。 反激式变换器的工作模式 反激变换器分两种工作模式：DCM和CCM，实际工作时，尤其是工作在宽电压模式，负载变换较大时，一般都跨越这两种工作模式。 （1）电感电流不连续模式DCM（Discontinuous Inductor Current Mode）或称“完全能量转换” ：Ton时储存在变压器中的所有能量在反激周期（Ton）中都转移到输出端。 （2）电感电流连续模式CCM（Continuous Inductor Current Mode）或称“不完全能量转换” ：储存在变压器中的一部分能量在Toff末保留到下一个Ton周期的开始。 两种工作模式的区别： a. DCM状态下在开关管导通期间， 能量完全转移中波形具有较高的原边 峰值电流，这是因主初级电感值Lp相 对较低之故，使Ip急剧升高，其负面 影响是增加了绕组损耗和输入滤波电 容器的纹波电流，从而要求开关管必 须具有高电流承载能力，方能安全工 作。 b.在CCM工作状态中，原边峰值电流较低，但开关管在导通时有较高漏极电流值，因此导致开关管高功率的消耗，同时为达到CCM，就需要有较高的变压器原边电感值Lp,由于要在变压器磁芯中储存残余能量则要求变压器的体积较DCM时要大，而其它系数是相等的。 反激变换器理想工作波形 反激变换器实际工作波形 以DCM模式为例： 当开关S闭合时，初级电流线性上升，斜率为 ： 当开关S断开时，初级电流Ip达到最大值： 变压器在开关管一个导通周期储存的能量是： 当功率管关断时，次级二极管D正偏