隔离型DC-DC变换器.ppt

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1、1．3隔离型的直直变换器在实际应用中，基于电压等级的变换，安全，隔离，系统串、并联等原因，开关电源的输入与输出之间往往需要电气隔离，这时可在非隔离型的直直变换器电路中加入高频变压器，就可以得到隔离型的直直变换器。按照工作时对变压器铁芯的不同励磁方式，隔离型的直直变换器可分为以下两中基本类型：（1）单向励磁方式。即只利用磁滞回线（B-H曲线）正的部分(第Ⅰ象限)，如单端正激型变换器、单端反激型变换器等。（2）双向励磁方式。即交替利用磁滞回线的正、负部分（第Ⅰ、Ⅲ象限），如推挽型变换器、半桥型变换器、全桥型变换器等。11．3隔离型的直直变换器

2、1.3.1正激变换器（或称前馈型换流器，ON-ON方式）---ForwardConverter1．基本电路------开关导通期间向外送出能量，由BUCK电路派生。21．3隔离型的直直变换器原理及数量关系：（输出电流连续时）S导通时，付边D1通，D2断，L储能，左+右-，大小：，上升。S关断时，通过D2续流，线性下降，左-右+，大小：进入稳态后，电感电压在一个周期内的积分为0，即整理得：，式中N=N1/N2缺点：S容易击穿;变压器存在直流分量，容易饱和。31．3隔离型的直直变换器2.改进型电路之一：增加去磁绕组N3原理：设N1=N3。S导

3、通期间，D3截止，N3不起作用。S关断时，原边电压反向，当反向电压达到Ud时，Ｄ３导通，并将反相电压限制在Ud,这样S截止时反压是2Ud。41．3隔离型的直直变换器磁心复位：开关S开通后，变压器的励磁电流im由零开始，随着时间的增加而线性的增长，直到S关断。S关断后到下一次再开通的一段时间内，必须设法使励磁电流降回零，否则下一个开关周期中，励磁电流将在本周期结束时的剩余值基础上继续增加，并在以后的开关周期中依次累积起来，变得越来越大，从而导致变压器的励磁电感饱和。励磁电感饱和后，励磁电流会更加迅速的增长，最终损坏电路中的开关元件。因此在S

4、关断后使励磁电流降回零是非常重要的，这一过程称为变压器的磁心复位。过程：开关S关断后，变压器励磁电流通过Ｎ3绕组和Ｄ３流回电源，并逐渐线性的下降为零。从S关断到Ｎ3绕组的电流下降到零所需的时间trst由式给出。S处于断态的时间必须大于trst，以保证S下次开通前励磁电流能够降为零，使变压器磁心可靠复位。5图1.25磁芯复位原理UdUdU1复位时间：最大占空比：6图1-26实际正激变换器的波形图71．3隔离型的直直变换器3．改进型电路之二：双正激电路特点：S１和S２同时导通和关断，Ｄ３和Ｄ４为嵌位二极管，它们在开关管关断时导通，从而把开关管

5、的反向电压嵌位在Ud上;且励磁电流通过二极管回馈到电源，从而取消了去磁绕组。器件耐压:Ud适用场合:中小功率场合（几百W—几kW）。81．3隔离型的直直变换器1.3.2单端反激（或称回馈型换流器，ON-OFF方式）---FlybackConverter基本电路------由升降压型电路派生(S截止时向外送出能量)91.3.2单端反激变换器工作原理：S导通时，由于变压器付边感应的电压使D反偏截止，变压器原边绕组储能，C为负载提供能量。S截止时，变压器次级绕组向负载释放能量。数量关系：（输出电流连续CCM时）对于变压器原边，有：整理得：式中N

6、=N1/N2器件耐压：缺点：S容易击穿;变压器存在直流分量，容易饱和。101.3.2单端反激变换器实用中注意的问题：1）不允许空载因，（式中RL是负载电阻，LP是高频变压器原边的励磁电感），空载时，，，有可能击穿开关器件。2）不能在C之前加电感来增强滤波作用原因：电感L具有阻止流过它的电流发生突变的性能，即它对突变电流呈现无限大的阻抗。因此，在T止、D通的瞬间，L相当于一个无限大的阻抗，它和RL串联接至高频变压器的付边，折算到高频变压器的原边，使原边电感的阻抗也趋向无限大，结果在高频变压器的原边产生一个很高的电势，从而可能导致在关断状态的

7、开关管或高频变压器原边绕组的绝缘击穿。111.3.2单端反激变换器实用中注意的问题：3）采用双反激电路：减小开关器件承受电压并实现磁心复位采用多个Flyback并联：以提高输出功率双反激电路两个Flyback121.3.3推挽型(Push-pull)变换器电路结构：如图特点：S1、S2交替导通，不能同时导通,每个开关的占空比不能超过50%。对L：数据关系：，N=N1/N2耐压(较高)：S1通、S2断时，US2=2Ud;S2通、S1断，US1=2Ud;优点：因S1、S2共地，驱动电路设计简单。131.3.4半桥型(Half-bridge)变

8、换器电路结构：如图特点：通过电容器C1、C2建立电压中点，S1、S2交替闭合，闭合的时间均为tON，不能同时导通。对L：数据关系：N=N1/N2耐压：Ud;缺点：因S1、S2不共地，驱动电路需