老梁正反激的设计总结.doc

反激拓扑设计 反激拓扑的前身是Buck-Boost变换器，只不过就是在Buck-Boost变换器的开关管和续流二极管之间放入一个变压器，从而实现输入与输出电气隔离的一种方式，因此，反激变换器也就是带隔离的Buck-Boost变换器。 ?先学习下Buck-Boost变换器 ? 工作原理简单介绍下 1.在管子打开的时候，二极管D1反向偏置关断，电流is流过电感L，电感电流iL线性上升，储存能量！ 2.当管子关断时，电感电流不能突变，电感两端电压反向为上负下正，二极管D1正向偏置开通！给电容C充电及负载提供能量！ 3.接着开始下个周期！ 从上面工作可以看出，Buck-Boost变换器是先储能再释放能量，VS不直接向输出提供能量，而是管子打开时，把能量储存在电感，管子关断时，电感向输出提供能量！ 根据电流的流向，可以看出上边输出电压为负输出！ 根据伏秒法则 vin*ton=vout*toff ton=T*D toff=T*(1-D) 代入上式得 vin*D=vout*(1-D) 得到输出电压和占空比的关系vout=vin*D/(1-D) 看下主要工作波形 ? ? 从波形图上可以看出，晶体管和二极管D1承受的电压应力都为Vs+Vo（也就是vin+vout）； 再看最后一个图，电感电流始终没有降到0，所以这种工作模式为电流连续模式（ccm模式）。 如果再此状态下把电感的电感量减小，减到一定条件下，会出现这个波形！ ? ? 从上图可以看出，电感电流始终降到0后再到最大，所以这种模式叫不连续模式（DCM模式）。 把上边的Buck-Boost变换器的开关管和续流管之间加上一个变压器就会变成反激变换器！ ? ? 还是和上边一样，先把原理大概讲下： 1.开关开通，变压器初级电感电流在输入电压的作用下线性上升，储存能量。变压器初级感应电压到次级，次级二极管D反向偏置关断。 2.开关关断，初级电流被关断，由于电感电流不能突变，电感电压反向（为上负下正），变压器初级感应到次级，次级二极管正向偏置导通，给C充电和向负载提供能量！ 3.开始下个周期。以上假设C的容量足够大，在二极管关断期间（开关开通期间）给负载提供能量! ?咱先看下在理想情况下的VDS波形 上面说的是指变压器和开关都是理想工作状态！ 从图上可以看出Vds是由VIN和VF组成，VIN大家可以理解是输入电压，那VF呢？ 这里我们引出一个反激的重要参数：反射电压即VF，指次级输出电压按照初次级的砸比反射到初级的电压。可以用公式表示为VF=VOUT/(NS/NP),（因分析的是理想情况，这里我们忽略了整流管的管压降，实际是要考虑进去的） 式中VF为反射电压； VOUT为输出电压； NS为次级匝数； NP为初级匝数。 比如，一个反激变换器的匝比为NP:NS=6：1，输出电压为12V，那么可以求出反射电压VF=12/（1/6）=72V。 上边是一个连续模式（CCM模式）的理想工作波形。 下面咱在看一个非连续模式（DCM模式）的理想工作波形 ? 从图上可以看出DCM的Vds也是由VIN和VF组成，只不过有一段时间VF为0，这段时候是初级电流降为0，次级电流也降为0。 那么到底反激变化器怎么区分是工作在连续模式（CCM)还是非连续模式（DCM）？ 是看初级电感电流是否降到0为分界点吗，NO，反激变换器的CCM和DCM分界点不是按照初级电感电流是否到0来分界的，而是根据初次级的电流是否到0来分界的。 如图所示 ? ?从图上可以看出只要初级电流和次级电流不同时为零，就是连续模式（CCM)； 只要初级电流和次级电流同时为零，便是不连续模式（DCM）; 介于这俩之间的是过度模式，也叫临界模式（CRM）。 以上说的都是理想情况，但实际应用中变压器是存在漏感的（漏感的能量是不会耦合到次级的），MOS管也不是理想的开关，还有PCB板的布局及走线带来的杂散电感，使得MOS的Vds波形往往大于VIN+VF。类似于下图 ? ? 这个图是一个48V入的反激电源。 从图上看到MOS的Vds有个很大的尖峰，我用的200V的MOS，尖峰到了196了。这是尖峰是由于漏感造成的，上边说到漏感的能量不能耦合到次级，那么MOS关断的时候，漏感电流也不能突变，所以会产生个很高的感应电动势，因无法耦合到次级，会产生个很高的电压尖峰，可能会超过MOS的耐压值而损坏MOS管，所以我们实际使用时会在初级加一个RCD吸收电路，把尖峰尽可能的吸到最低值，来确保MOS管工作在安全电压。具体RCD吸收电路图如下 ? ? ?简单分析下工作原理 1.当开关S开通时，二极管D反骗而截至。电感储存能量。 2当开关S关断时，电感电压反向，把漏感能量储存在C中，然后通过R释放掉。细心的朋友可能会发现，当开关关断的时候，这个RCD电路和次级的电路是一模一样的，D整流，C滤波