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连续电流模式反激变压器的设计

DesignofFlybackTransformerwith

ContinuingCurrentModel

作者：深圳市核达中远通电源技术有限公司-万必明

摘要:本文首先介绍了反激变换器(FlybackConverter)的工作原理,然后重点介绍一种连续电流模式反激变压器的设计方法以及多路输出各次级电流有效值的计算.

关键词:连续电流模式(不完全能量传递方式)、不连续电流模式(完全能量传递方式)、有效值、峰值.

Keywords:ContinuingCurrentModel、DiscontinuingCurrentModel、virtualvalue、peakvalue.

序言

反激式变换器以其电路结构简单,成本低廉而深受广大开发工程师的喜爱,它特别适合小功率电源以及各种电源适配器.但是反激式变换器的设计难点是变压器的设计,因为输入电压范围宽,特别是在低输入电压,满负载条件下变压器会工作在连续电流模式(CCM),而在高输入电压,轻负载条件下变压器又会工作在不连续电流模式(DCM);另外关于CCM模式反激变压器设计的论述文章极少,在大多数开关电源技术书籍的论述中,反激变压器的设计均按完全能量传递方式(DCM模式)或临界模式来计算,但这样的设计并未真实反映反激变压器的实际工作情况,变压器的工作状态可能不是最佳.因此结合本人的实际调试经验和心得,讲述一下不完全能量传递方式(CCM)反激变压器的设计.

二.反激式变换器(FlybackConverter)的工作原理

1).反激式变换器的电路结构如图一.

2).当开关管Q1导通时,其等效电路如图二(a)及在导通时初级电流连续时的波形,磁化曲线如图二(b).

T1D1V0

Vdc

CiNpNs

C0

PWM控制电路

PWM控制电路

Q1

反馈控制电路

反馈控制电路

图一

VdcIpLpIo

NpNsC0

图二(a)

Ip

Ip2

Ip1B

tBs

Ton=D*TBw

Br

图二(b)H

当Q1导通,T1之初级线圈渐渐地会有初级电流流过,能量就会储存在其中.由于变压器初级与次级侧之线圈极性是相反的,因此二极管D1不会导通,输出功率则由Co来提供.此时变压器相当于一个串联电感Lp,初级线圈电流Ip可以表示为:

ip(t)=ip(0)+1/Lp*∫0DTVdc*dt

Vdc=Lp*dip/dt

此时变压器磁芯之磁通密度会从剩磁Br增加到工作峰值Bw.

3.当Q1截止时,其等效电路如图三(a)及在截止时次级电流波形,磁化曲线如图三(b).

VdcLsIsIo

NpNsC0

Q1

图三(a)

Is

Is2

Is1B

tBs

TonToff=(1-D)*TBw

Br

图三(b)H

当Q1截止时,变压器之安匝