第四章 推挽&正激变换器拓扑.ppt

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1、第四章推挽和正激变换器拓扑功率变换电路单端双端隔离型不隔离型降压、升压、降-升压、库克变换器反激、正激推挽、半桥、全桥4.1推挽拓扑(Push-PullTopology)4.2正激变换器拓扑(ForwardConverterTopology)4.3双管单端正激变换器拓扑(Doubled-Ended)4.4交错正激变换器拓扑(Interleaved~)本章小结第四章推挽和正激变换器拓扑4.1推挽拓扑主从输出的推挽拓扑基本原理区别：使用两个幅值相等、脉宽可调、相位相差180度的脉冲驱动Q1和Q2基极。4.1推挽拓扑4.1推

2、挽拓扑4.1推挽拓扑图中所示，D1和D2是肖特基二极管，其正向压降是0.5V，输出Vm的直流平均电压为从输出是快速二极管，正向压降为1V，输出平均电压为4.2正激变换器工作原理：（1）导通（2）关断为什么称为正激变换器？能量是在开关管Q1导通时流入负载的4.2正激变换器置位伏秒数面积A1和复位伏秒数面积A2相等,避免磁心进入饱和，导致开关管损坏A1=VdcTon4.2正激变换器4.2正激变换器4.2正激变换器输出电压与输入电压、导通时间和匝比的设计关系从式（2.24）可以看出，当Vdc改变时，反馈环通过保持VdcTon

3、恒定来保持输出稳定。最大导通时间Ton（Ton）出现在Vdc最小（Vdc）的时候，确定参数的顺序（1）确定最小直流输入电压Vdc（2）最大导通时间Ton设为半周期的80％（3）根据法拉第定律确定初级匝数Np（4）根据所需主输出电压Vom求解次级主绕组匝数Nm4.2正激变换器从输出电压主/从输出负载电流变化引起的从输出电压变化范围为5％～8％，要求主输出和从输出电感在其最小负载电流下也不进入不连续状态。4.2正激变换器初级电流、输出功率及输入电压之间的关系设从直流输入到所有次级总输出功率的转换效率为80％，即Po=0.8

4、Pin或Pin=1.25Po阶梯斜坡电流等效为同样脉宽的平顶电流，其幅值为阶梯斜坡中点值Ipft，则电流平均值为0.4Ipft，因此有功率开关管的最大关断电压应力若复位绕组Nr的匝数与初级绕组Np的匝数相等，功率开关管最大电压关断应力为最大输入电压的两倍加上漏感尖峰。4.2正激变换器实际输入电压和输出功率限制最大直流输入电压低于60V的正激变换器，其实际最大输出功率为150～200W，原因是较大功率输出时，初级电流幅值会太大。例：设计一个用于通信行业的200W正激变换器。最小和最大输入电压分别为38V及60V，初级电流

5、幅值和最大关断应力分别为采用耐压至少为200V的功率器件4.2正激变换器存在问题？用于交流输入为120×（1±10％）V的离线式开关变换器时的最大应力。交流输入最高时，整流后直流输入电压为减去2V的整流二极管的压降为184V关断后的最大电压应力为交流输入最低时，整流后直流输入电压为峰值电流为考虑到15％的输入瞬态值，峰值关断应力为550V，因此管子来源应高于此值。4.2正激变换器正激变换器的电磁理论仅运行于第一象限磁心在磁滞回线上约以励磁电流幅值的半值为中心（VdcTon/2Lm）运行，励磁电流没有反向，只是简单地线性

6、上升至幅值，然后再线性下降到零。正激变换器的磁心气隙气隙使磁滞回线斜率降低，使dB/dH（磁心磁导率）降低。磁导率降低使励磁电感减小，使励磁电流（Im=VdcTon/Lm）增大，励磁电流不向负载传递功率，只用于磁心磁通沿磁滞回线移动，不应超过负载电流地10％。有气隙磁心的励磁电感4.2正激变换器有气隙磁心的励磁电感：例：国际标准磁心Ferroxcube783E608-3C8，其磁路长度为9.78cm，有效磁导率为2300。如果在磁路上加4mil（0.0102cm）的气隙，根据式2.39，有长度为li的磁心中引入长度为l

7、a的气隙，励磁电感的减小比例为：4.2正激变换器功率变压器的设计选择磁心（后面学习），这里假设磁心已选定，且已知磁心面积和窗口面积初级匝数的计算选择磁密dB，在根据法拉第定律计算次级匝数的计算（根据式2.25～2.27计算）初级电流的有效值和线径的选择已知幅值为平顶脉冲电流的有效值为4.2正激变换器功率变压器的设计次级电流的有效值和线径的选择复位绕组电流有效值的选择和线径的选择其中Lmg为式2.39计算出来的带气隙的励磁电感注意：励磁电流很小，复位绕组用线径小于30号的导线绕制即可4.2正激变换器输出滤波器的设计输出电

8、感的设计输出电容的设计4.3双管正激变换器特点：有两个开关管，关断时每个开关管仅承受一倍直流输入电压，而且不出现漏感尖峰，没有漏感能量消耗。保证复位时间等于导通时间，则磁心总能复位。因为：开关管关断时，Np上的反向电压与导通时的正向电压相等。因此，若最大导通时间不超过半周期的80％，使下半周期开始前有20％的余量，则磁心总能成功复