【文章內(nèi)容簡介】 容充電。 從反激式拓?fù)淇梢钥闯?，電路有一主一輔兩個輸出，主輸出電路接負(fù)反饋閉環(huán)。 V02 的采樣電壓與參考電壓相比較，產(chǎn)生的誤差信號控制 Q1 的導(dǎo)通時間，使輸出采樣電壓在輸入電壓和負(fù)載變化時跟隨參考電壓變化。輔輸出對輸入電壓的變化調(diào)整得很好，但對負(fù)載變化調(diào)整稍差。雖然輔輸出調(diào)整效果不如主輸出好，但比正激變換器輔輸出調(diào)整得好。從上圖所示的變壓器次級同名端標(biāo)識很容易判別出其為反激變換器。 Q1 導(dǎo)通時，所有繞組同名端的電壓相對于異名端為負(fù)；輸出整流管 D D2 反 偏， C C2 單獨想負(fù)載供電。 C C2 電容的選擇應(yīng)保證提供負(fù)載電流的同時能滿足輸出電壓溫紋波和壓降的要求。 Q1 導(dǎo)通期間，原邊繞組電壓恒定，其電流線性上升，斜率為 di/dt=(Vdc1)/Lp。其中， Lp 是初級勵磁電感。在導(dǎo)通結(jié)束之前，初級電流上升達到 Ip=(Vdc1)Ton/Lp。此時變壓器存儲的能量為 22()p pE IL? （ ） 式中， E 的單位為焦耳， L 的單位為亨利， I 的單位為安培。 Q1 關(guān)斷時，勵磁電感的電流使各繞組電壓反向，設(shè)此時次級只有一個主次級繞組 Nm，沒有任何其他輔繞組。則由于電感電流不能突變，在 Q1 關(guān)斷瞬間，變壓器次級電流幅值為 ()SP PMNNII? （ ） 幾個開關(guān)周期之后，次級直流電壓上升到 Vom。 Q1 關(guān)斷時， Nm 同名端電壓為正，電流從該端流出并線性下降，斜率為 dIs/dt=Vom/Ls。其中， Ls 為次級電感。若次級電流 Is 在 Q1 再次導(dǎo)通之前降到零，則變壓器存儲的能量在 Q1 再次 導(dǎo)通前已全部傳送到負(fù)載，變壓器工作于不連續(xù)模式。由于一個周期內(nèi)傳遞的能量即為輸入功率，一個周期 T 內(nèi)直流母線電壓 Vdc 提供的功率為 21/ 2 ( )PPPTLI? （ ） 又因， ( 1)P o n PdcVI T L?? ,則有， 22[ ( 1 ) ] ( )22o n o nd c d cPPP TTVVTTLL??? 從上式可見，只要反饋環(huán)保持 VdcTon 恒定，即可保持輸出恒定。 連續(xù)模式下反激變換器的基本工作原理 兩種模式下的電路拓?fù)湎嗤?，如圖（ 3a）所示。決定電路工作模式的參數(shù)是變壓器的勵磁電感和電路的輸出負(fù)載電流。勵磁電感給定后，若負(fù)載電流超出規(guī)定范圍，電路就會脫離原先設(shè)計的不連續(xù)工作模式而進入連續(xù)模式。所謂連續(xù)模式是開關(guān)管關(guān)斷時，關(guān)斷電流未降到零，在下周期開始時，次級仍然維持有電流。 兩種模式的區(qū)別 兩種工作模式有完全不同的工作特性和應(yīng)用場合。不連續(xù)模式電路德響應(yīng)更快且電流或輸入電壓突變引起的輸出電壓尖峰更低。但由分析可見，不連續(xù)模式下次級峰值電流為連續(xù)模式下的 23 倍。次級電流平均值即為直流負(fù)載電流。另外，若設(shè)兩種模式下的關(guān)斷時間基 本相等，且波形平均值相同，則不連續(xù)模式的三角波峰值明顯比連續(xù)模式下的梯形波峰值高很多。 連續(xù)模式下次級電流峰值大，將在關(guān)斷瞬間產(chǎn)生較大的輸出電壓尖峰，從而需要較大的 LC 濾波器。另外，不連續(xù)模式關(guān)斷瞬時，大的峰值電流會造成嚴(yán)重的 RFT 問題。即使輸出功率不是很大，關(guān)斷瞬間次級大電流尖峰流入，輸出電感造成較大的 di/dt，也會在輸出母線產(chǎn)生嚴(yán)重的噪聲。 不連續(xù)模式下次級電流有效值可達到連續(xù)模式下的兩倍。因此，不連續(xù)模式要求大的導(dǎo)線尺寸和耐高紋波的輸出濾波電容。由于次級有效電流較大，連續(xù)模式下的整流二極管的溫升也更 高。 不連續(xù)模式下的初級電流峰值約為連續(xù)模式下的兩倍。這同樣是因為若二者的平均值相等，則三角波的電流峰值一定比梯形電流峰值高。由于不連續(xù)模式下的初級電流值較高，就要求使用更大電流且可能更昂貴的開關(guān)管。另外，不連續(xù)模式下的初級電流更大也會導(dǎo)致更嚴(yán)重的 RFI 問題。 雖然不連續(xù)模式存在諸多的缺點，但它比連續(xù)模式應(yīng)用更廣泛。原因有兩個：第一，不連續(xù)模式本身的變壓器勵磁電感小從而響應(yīng)更快，且輸出負(fù)載電流和輸入電壓突變時，輸出電壓瞬態(tài)尖峰小；第二，由于連續(xù)模式本身的特性，必須大 幅減小誤差放大器帶寬才能使反饋穩(wěn)定。 反激拓?fù)涞娜秉c 盡管反激變換器有許多的優(yōu)點，但它有以下缺點： 1 、較大的輸出電壓尖峰 導(dǎo)通時間結(jié)束時的初級峰值電流可由式（ ）計算出來。導(dǎo)通結(jié)束時，初級即流過值為初級峰值與匝比 Np/Ns 乘積的電流，該電流后來會線性下降，如圖（ 3b）所示。大多數(shù)情況下變換器的輸出電壓低而輸入電壓高，這將造成大的Np/Ns 及大的次級電流。 開關(guān)管開始關(guān)斷時刻，從 Co 看進去的阻抗遠(yuǎn)低于 Ro，所有的次級電流都流入 Co 及其等效串聯(lián)電阻 Resr。這將產(chǎn)生窄而高的輸出電壓尖峰 Ip(Np/Ns) Resr。尖峰的寬度通常小于 （隨時間常數(shù) ResrCo 不同而不同）。 通常，電源技術(shù)是以有效值或峰 峰基值來規(guī)定輸出電壓紋波要求的。由于這樣的高尖峰的有效值很小，當(dāng)選用大容值輸出濾波電容時，電流很容易滿足有效值紋波要求，但電源會輸出危害很大的尖峰電壓。因此，通常要在反激變換器主儲能電容后加小型 LC 濾波器。 L 值和 C 值可以很小，因為它們只用來濾掉寬度小于 的尖峰。雖然該電感明顯比正激變換器的電感小很多，但它仍需占用空間。誤差放大器應(yīng)在 LC 濾波器之前對輸出電壓進行采樣。 2 、需要大容量且能耐高紋波電流的 輸出紋波電容 反激變換器輸出濾波電容的容量比正激變換器大很多。對正激變換器，開關(guān)管關(guān)斷時，濾波電容和濾波電感的儲能同時向負(fù)載提供電流。但對反激變換器，濾波電容必須更大，因為在開開關(guān)管導(dǎo)通時只能由它的儲能向負(fù)載提供電流。輸出紋波主要由濾波電容的等效串聯(lián)電阻 ESR 決定。 但輸出紋波電壓要求并不能最終決定濾波電容的選擇，而是由根據(jù)紋波電壓要求初選的電容的紋波電流額定值決定的。對于正級變換 ，輸出濾波電容紋波電流受到與之串聯(lián)的輸出電感的抑制。但對于反激變換器，開關(guān)管導(dǎo)通時，全部直流電流由接地端向上流過電容；開關(guān)管關(guān)斷時，同樣大小的電流電容以補償來管管導(dǎo)通時電容損失的能量。假設(shè)如圖（ 3a）所示，電路導(dǎo)通時間與復(fù)位時間之和為開關(guān)周期的 80%，則電容紋波電流有效值約為 0 .8 0 .8 9onr m s d c d c d cTtI I I I? ? ? 若根據(jù)輸出紋波電壓初選的電容不能達到上式額定紋波電流的要求，則應(yīng)選擇更大容量的電容，或使用多個電容并聯(lián)工作。 第三章 60W反 激式開關(guān)電源的設(shè)計 需求分析 此次課題主要是對開關(guān)電源市場進行分析，出于成本、體積、性能等多方面考慮決定設(shè)計一款 60W 的反激式開關(guān)電源，它是適用于小型工控企業(yè)，其輸出功率為 60W，輸入電壓的范圍為 90~264VAC，輸出電壓 12V。它具有短路 /過載 /過壓等保護功能，它工作時適用的溫度范圍較寬為（ 25℃ ~70℃ ）。而且，設(shè)計時該電源的電解電容全采用 105℃時長壽命日系電解電容，所以 該電源能經(jīng)受住100%滿載老化測試，具有高效率、高可靠性和長壽命。工控電源它的工作環(huán)境是非常惡劣的，所以整個反激式電源的 設(shè)計核心是高可靠性。 經(jīng)過對 60W 反激式開關(guān)電源的各個方面的需求分析，制定如下規(guī)格書： 產(chǎn)品名稱 12V60W反激式開關(guān)電源 輸出 輸出組數(shù) V1 直流輸出 12V 輸出輕載整定范圍 @25℃ / 輸出額定電流 輸出電流范圍 額定輸出功率 54W 總峰值輸出功率 / 紋波噪聲 (Ta為環(huán)境溫度）度） 0Ta70℃ 120mVpp 25Ta0℃℃ 300mVpp 輸出調(diào)節(jié)范圍 @25℃ / 穩(wěn)壓精度 @25~70℃ 177。 3% 2% 源調(diào)整率 @25~70℃ 177。 1% % 負(fù)載調(diào)整率 @25~70℃ 177。 2%2% 溫度系數(shù) @25~70℃ 177。 %/℃ 輸出啟動時間 @25℃ ≤1s (220Vac input, load) 輸出上升時間 @25℃ ≤ 50mS 輸出保持時間 @25℃ ≥ 100mS(220Vac input, load) ≥ 20mS(120Vac input, Full load) 電壓過沖 @25~70℃ 5% 容性負(fù)載 @25~70℃ 10000UF 輸入 輸入電壓范圍 90Vac~26