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1、1 反激变换器反激变换器 南京航空航天大学自动化学院南京航空航天大学自动化学院 赵修科赵修科 2 内容：内容： ?基本原理基本原理 ?反激变换器断续模式反激变换器断续模式 ?反激变换器连续模式反激变换器连续模式 ?RCCRCC变换器变换器 3 反激变换器基本电路反激变换器基本电路 4 1. 1. 基本原理基本原理 ?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: 1 1 L U dt di i = t BA N t i LU e i d d d d 1 1 1 = 即 或 e i AN U
2、t B 1 d d = 5 t BA N t i LU e o d d d d 2 2 2 = pp INNi 1122 = 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 2 2 d d L U t i o = 则次级电流线性下降 6 2. 2.断续工作模式断续工作模式 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.电路进入稳态，输出电 压稳定U0 I2p Ii Io t t ?当
3、功率开关导通（当功率开关导通（T Ton on) )时，次级二极管截止，有 时，次级二极管截止，有 on p i T I L U t i 1 1 1 d d = 或 fL DU L TU I ioni p 11 1 = （1) 7 在导通期间，初级存储的能量在导通期间，初级存储的能量 2 2 11p IL W = ?稳态时，输入功率为稳态时，输入功率为 o p i P fIL WfP= 2 2 11 ?截止时，次级电流以斜率截止时，次级电流以斜率U U o o /L/L 2 2 下降，在下降，在T T R R (1.3Uimax+Uz) 采用开关二极管，选用较小的trr 电流定额IDI2/1.
4、57 电压定额UDR(Uo+Uimax/n) 输出滤波电容选择 pp p U I C = 6 2 1065 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。 22 2o II I2p TR Tof 23 3. 3. 连续模式连续模式 1) 从断续模式到连续模式 I1p I2p Ton TRTonTof t I I1a I2a t 24 2) 2) 基本关系基本关系 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 21 N TU N TU ofo oni = 因此 )D(n DU TN TNU U i of oni o = 1 1 2 初级电流 （12)
5、ai DII 1 = 次级电流 () iao nIIDI= 2 1 初级电流有效值DII a11 （13) 25 () fP. DU fI DU L o max mini i 20 2 1 1 = 如果初级电感是线性电感，选取/=0.2=I/Ia。 初级电感 功率开关截止期间承受的电压 D U nUUU maxi omaxiCE =+= 1 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。 26 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
6、出电容电流有效值 ()DDII ac =1 n/UUU maxi oDR += 二极管承受的电压与断续相似 二极管电流定额 571571 22 . DI . I I a D = 27 4. 4. 临界连续模式临界连续模式 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） 28 初始基极电流(ib=Ui/R1)提供集电极电流ic=ibic, 晶体管饱和,输入电压加在初级N1上，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
7、极电流情况下仍饱和。 根据电磁感应定律有 t L U ii i c 1 1 = 初级电流为 t i LU i d d 1 1 = RCCRCC电路原理电路原理 初级电流随时间线性增长。 29 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，次级电流下降。当 i2下降到零，S2又自激。新的周期开始。 1 1 1 3 2513 L TU I i R UURIU i oni p c becp b = I1p R5Ic1 R3
8、Uc2 U3 R1 30 稳态工作稳态工作 当输出电压建立以后当输出电压建立以后 ，电压反馈，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： 11 1 2 fL DU fL P I i o p = 临界连续是连续特例，输出与输入关系为 () 2 1 1N N DU DU n o i = = 按最低输入电压时，D0.5选择匝比。电流关系 相似于断续，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。 31 电路设计若干问题电路设计若干问题 ?当接
9、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 V.RIU ee 60 5 = 5 1 1 1 602 R . I fL P I maxp T o p = ?根据电磁感应定律磁芯中的磁通密度最大值为 )( s e maxp max B AN IL B o 100 1 11 = 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。 33 ?启动电流一般约零点几mA，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
10、联，每个电阻值在1M 以 下。 ?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。 34 ?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。 ?如果从电网输入，小功率采用电容滤波，如果从电网输入，小功率
11、采用电容滤波， 启动冲击电流很大。一般在输入电路中串启动冲击电流很大。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，限流不能采用温度电阻，最好采用线绕 电阻。电阻。 R1 S1 S2 C5 35 ?如果如果输出导线很长，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 oc R R R R 10 11 = () rr URRUU+=+ 1110 1 ooR IU
12、= 解得 36 ?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 so R/V.I60= 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。 37 ?在输出短路时，由于在输出短路时，由于431431阴极电源被短路阴极电源被短路 ，光耦初级电流被限制，甚至为零，次，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，导致变压器饱和而流增大。频率降低，导致变压器饱和而 使电路失效。使电路失效。 ?通常在变压器初级电源通常在变压器初级电源到次级地到次级地 之间接之间接1 1电容解决电容解决EMCEMC问题。也可以在问题。也可以在 N3N3同名端到地接同名端到地接1 1电容，调整电容大小，电容，调整电容大小， 也可解决也可解决EMCEMC问题。问题。 38 谢谢！
