电源拓扑结构介绍正激和反激（第46周）ppt培训课件

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1、正激式变换器（ForwardConverter）的介绍Buck、Boost和Buck/Boost变换器都是不隔离的直流变换器。（不隔离就是指输入和输出共地）。具有隔离的直流变换器也可按单管、两管和四管分类。单管隔离直流变换器有正激（forward)和反激（flyback)两种。隔离式直流变换器都用变压器实现电气隔离。为了减小损耗和改善电力电子器件的工作条件，变压器各绕组应紧密耦合，尽量减小漏磁。磁复位的引入：正激直流变换器变压器铁芯的磁复位有多种方法，在输入端接复位绕组是最基本的方法，其次还有RCD复位，LCD复位和有源箝位等磁复位方法。下面介绍具有复位绕组的正激变换

2、器。9/21/20211变换器的介绍：Transformerintroduction变压器：原边（原级）primaryside和副边（次级）secondaryside原边电感（励磁电感）--magnetizinginductance漏感---leakageinductance副边开路或者短路测量原边电感分别得励磁电感和漏感变压器的作用：1.电气隔离；2.变比不同，达到电压升降；3.磁耦合传送能量；4.测量电压、电流。9/21/20212原边（Primaryside)副边（secondaryside)磁复位绕组(demagnetizingwinding)W1W2W31.

3、复位绕组的正激变换器的结构ForwardconverterwithresetwindingForward变换器实际上是降压式变换器中插入隔离变压器而成。变压器中有三个绕组，原边绕组W1，副边绕组W2，复位绕组W3,图中绕组符号标有“*”号的一端，表示变压器各绕组的同名端，也就是该绕组的始端。D3是复位绕组W3的串联二极管。下图a、b、c给出了变换器在不同开关模态下的等效电路图。9/21/20214(a)(b)(c)正激变换器工作在不同模态的等效电路9/21/202152.带复位绕组的正激变换器的工作原理分析正激变换器的主要理论波形9/21/20216下面讨论电感电流连

4、续时forward变换器的工作原理：1.模态1[对应于图(a)]在t=0时，Q1导通，Vin通过Q1加在原边绕组W1上，因此铁芯磁化，铁芯磁通Ø增加：在t=Ton时，铁芯磁通Ø的增加量为Vin/W1*D*Ts。那么副边绕组W2上的电压为：Vw2=W2/W1*Vin=Vin/K12。式中，K12=W1/W2是原边与副边绕组的匝比。此时，整流二极管D1导通，续流二极管D2截止，滤波电感电流iL1线性增加，这与buck变换器中开关管Q1导通时一样，只是电压为Vin/K12。2.模态2[对应于图(b)]在Ton时刻，关断Q1，原边绕组和副边绕组中没有电流流过，此时变压器通过复

5、位绕组进行磁复位，励磁电流iM从复位绕组W3经过二极管D3回馈到输入电源中去。那么复位绕组上的电压为：Vw3=-Vin；原边绕组上的电压为：Vw1=-K13*Vin；副边绕组上的电压为：Vw2=-K23*Vin。式中，K13=W1/W3是原边与复位绕组的匝比，K23=W2/W3是副边与复位绕组的匝比。9/21/20218此时，整流二极管D1关断，滤波电感电流iL1通过续流二极管D2续流，与buck变换器类似。在此开关模态中，加在Q上的电压VQ为：VQ=Vin+K13*Vin。电源电压Vin反向加在复位绕组W3上，故铁芯去磁，铁芯磁通Ø减小：W3*dØ/dt=-Vin铁

6、芯磁通Ø的减小量为：Vin/W3*ΔD*Ts。式中，ΔD=(Tr-Ton)/Ts，是变压器磁芯的去磁时间Tr-Ton与Ts的比值，ΔD小于1-D。9/21/20219励磁电流iM从原边绕组中转移到复位绕组中，并且开始线性减小。在Tr时刻，iW3=iM=0，变压器完成磁复位。3.模态3[对应于图(c)]在Tr时刻，所有绕组中均没有电流，他们的电压均为0，滤波电感电流继续经过续流二极管续流，与buck变换器在开关管关断时一样。此时，加在开关管Q1的电压为Vin。9/21/202110从前面的分析知，forward变换器实际上是一个隔离的Buck变换器，其输入输出电压之间的

7、关系为：3.基本关系式在forward变换器中，一个比较重要的概念是：变压器必须要复位，否则它的磁通将不断增加，最后导致磁芯饱和而毁坏。也就是说，磁通的增加量应该等于磁通的减小量，从前面的分析可以得到：9/21/202111由于，要满足上式，必须有：变压器的引入，不仅实现了电源侧与负载侧间的电气隔离，还可以实现多路输出。K13的大小决定最大的占空比D，小于0.5或者大于0.59/21/202112多路输出的正激变换器V1和V3为正电压；V2为负电压9/21/202113双管正激变换器—doubleForwardconverter分析正激变换器中最大占