【正文】 有電流連續(xù)和電流斷續(xù)兩種工作方式。當(dāng)電流連續(xù)時，反激式變換器有兩種開關(guān)模式，如圖29中(a)(b)所示；而當(dāng)電流斷續(xù)時，反激式變換器有三種開關(guān)模式，如圖29中(a)(b)(c)所示。此時，變壓器的次級繞組開路，只有初級繞組工作，相當(dāng)于一個電感，其電感量為，一次初級電流從最小值開始線性增加，其增加率為： （22）在時，電流達(dá)到最大值。磁通Φ的增量為： (24)如圖29(b)，在時，開關(guān)管VT關(guān)斷，初級繞組開路，次級繞組的感應(yīng)電動勢反向，使二極管導(dǎo)通。此時，只有變壓器的次級繞組工作，相當(dāng)于一個電感，其電感量為。 (26)在此過程中，變壓器鐵芯去磁，其磁通Φ也線性減小。當(dāng)時，則有： (29)開關(guān)管VT關(guān)斷時所承受的電壓為Vi和初級繞組W1中感應(yīng)電動勢之和，即： (210)在電源電壓一定時，開關(guān)管VT的電壓和占空比D有關(guān)，故必須限制最大占空比的值。與輸入電壓折算到次級的電壓之和，即： (211)負(fù)載電流Io就是流過二極管Dl的電流平均值，即： (212)根據(jù)變壓器的工作原理，下面的兩個表達(dá)式成立： (213) (214)由式(23)和式(212)～(214)可得： (215) (216)和分別是流過開關(guān)管VT和二極管的最大電流值。此時，初級繞組的電流最大值為，則，則負(fù)載電流為： (217)故有臨界連續(xù)負(fù)載電流： (218)在D=，達(dá)到最大值： (219)于是式(218)可以寫成： (220)式(220)就是電感電流臨界連續(xù)的邊界。假設(shè)為續(xù)流相對時間，由一個開關(guān)周期內(nèi)鐵芯磁通增加量和減少量相等可得，故。電流斷續(xù)模式情況下，儲存在原邊電感中的能量取決于峰值電流的大?。? (222)能量每個周期傳遞一次， (223)這個方程告訴我們，一旦輸入電壓固定，如果要增加輸出功率。而如果開關(guān)頻率也已經(jīng)選定，那么只有通過減少電感才能增加功率。 本章小結(jié)本章主要介紹了開關(guān)電源的基本工作原理，以及開關(guān)電源的工作流程。所以本設(shè)計將采用PWM調(diào)制方式。由于電流控制方式對輸入電壓反應(yīng)迅速，所以本設(shè)計將采用電流控制方式。第三章 開關(guān)電源中使用的控制器件 高頻變壓器使用變壓器首先是隔離開輸入和輸出，使電源的使用符合安全規(guī)范的須要?，F(xiàn)在為了減少變壓器的體積，一個主要的方法就是提高電源的工作頻率，和使用磁集成器件[15]。這兩個區(qū)的特點(diǎn)是：外磁場很小，并且磁化過程是可逆的。為起始磁導(dǎo)率。對輸出功率不大、頻率不高的電源變壓器，可以極為精確的計算工作時的B值。其中b為瑞利常數(shù)。但磁化過程仍然可逆。由于可逆，故正激變換器幾乎沒有磁滯(實際上由于工藝等原因，仍然存在不可逆磁化，只不過比較小)。對于反激變壓器而言，其工作區(qū)域是1，2，3區(qū)。這個區(qū)域是磁滯的主要形成區(qū)，故反激變壓器定有磁滯損耗的成分。顯然1，2，3各區(qū)的磁導(dǎo)率并不相等。其中為有效磁導(dǎo)率，使將1，2，3中的B——H曲線等效為一根直線得出的B和H的比值。以CCM方式工作的反激變換器，精確的計算須使用增量磁導(dǎo)率。對于最大磁滯回線。為降低功耗，我們在選擇磁芯時，總是希望磁滯回線越瘦越好。當(dāng)用公式時，才更接近實際情況。(DCM方式通常不應(yīng)超過其標(biāo)稱值的2/3，注意這個值對應(yīng)產(chǎn)品可能工作的最高溫度)，如果該值余量不大，電源過流保護(hù)的流限延遲，也必須考慮。對于變壓器而言，如果所有的次級繞組都不相連，則初級繞組就相當(dāng)于一個電感，流過初級繞組的所有電流，都是磁化電流。次級繞組開路時的初級電流即為勵磁電流。對于一個固定的變壓器，勵磁電流主要決定于施加在初級繞組上的電壓，而勵磁電感是一個真實的電感，理想變壓器僅僅是一個傳遞能的黑盒子。反激電源不須要磁復(fù)位，因為，反激變換器工作的過程，本身就是一個磁復(fù)位的過程。 氣隙的控制對反激變壓器，本質(zhì)是個電感。這樣變壓器的體積會大大增加，還有一個問題是，由于磁芯的不變，則最大工作電流必然減小，所以采用增大電感量來增加儲能是不明智的。電流對磁芯儲能的要求成平方倍增長，最終導(dǎo)致磁芯總儲能的增加。有利于儲存更多的能量。對于氣隙分散的鐵粉心，減小漏感的最佳方式是分散的均勻的繞滿整個磁芯。首先根據(jù)磁路歐姆定律： （31）N為線圈匝數(shù)，為磁阻，NI為磁位勢(類似電動勢)，為磁通量。由于材料的磁導(dǎo)率遠(yuǎn)大于氣隙的磁導(dǎo)率。 (37)由電感的儲能公式： (38)由安培環(huán)路定律： (39)導(dǎo)出： (310)真空磁導(dǎo)率I為初級峰值電流B為額定工作中的磁感應(yīng)強(qiáng)度值為有效截面積 漏感的控制圖32 實際變壓器中磁鏈的分布圖32為一個雙繞組的變壓器，為初級，為次級。由于初級漏感的存在，將延遲一段時間后，再向次級傳遞能量。這兩種繞法對EMI和漏感有不同的影響。夾層繞法一般漏感為電感量的1%3%左右，繞組順序：夾層繞法一般是先初級，后次級的1/21/3。但由于初，次級只有兩個接觸面，耦合電容較大，所以EMI比較難過。 反激式電源的控制過程分析在反激電源中，初級電流和次級電流實際是沒有突變的，理論上，初級繞組的電流和次級繞組的電流經(jīng)過磁偶合順利過度，各繞組自身的電流是可以突變的，但實際是沒有突變的。用RC做吸收時，由于穩(wěn)態(tài)時C上的電壓和反射電壓差別不是太大，所以轉(zhuǎn)換過程慢，效率低，用TVS做吸收時，其允許電壓和反射電壓差很多，所以轉(zhuǎn)換快，效率高，當(dāng)然RC也比TVS耗電，但價格便宜[16]。RCD吸收回路吸收的能量，是由兩部分組成，一部分是漏感的能量，還有一部分是初級電感儲能。 吸收控制電路的設(shè)計開關(guān)管和輸出整流管的震鈴是每個電源都會遇到的。首先在不加吸收電路輕載下用示波器測量振鈴的頻率，注意用低電容的探頭，因為探頭的電容會引起振鈴頻率的改變，使設(shè)計結(jié)果不準(zhǔn)。振鈴產(chǎn)生的原因是等效RLC電路的振蕩，對于一個低損的電路，要先知道此振蕩的一個參數(shù)，對MOS，漏感是引起振蕩的主要電感，此值可以測出，對二極管，電容是主要因素，可以由手冊查出。先試選R=Z，通常足可以控制振鈴。增加C值損耗就增加，阻尼作用加強(qiáng)。電阻的損耗。 變壓器的EMI控制在小功率電源變壓器中，一般有兩種屏蔽層，銅箔和繞組。繞組屏蔽有兩種原理都在起作用：切斷電容路徑和電場平衡?？傊幸稽c(diǎn)：屏蔽繞組感應(yīng)的電壓要和被屏蔽繞組工作時的電壓方向相反。EMI屏蔽，可以接原邊的地線，也可以接原邊的高壓端，EMI幾乎沒有分別，因為有高壓電容存在，上下對共模信號(一般大于1M后以共模干擾為主)來說是等電位的。屏蔽繞組對變壓器的工作有影響屏蔽繞組為了起到很好的作用，一般緊靠初級，這樣它跟初級繞組之間形成一個電容，屏蔽繞組一般接初級地線或高壓端，這個電容就相當(dāng)于接在MOS的DS端，很明顯造成很大的開通損耗。當(dāng)然，加屏蔽也會使漏感增大。對于安全，屏蔽要接地，屏蔽接地的額定電流值要至少比電源保險絲電流的值大，對于磁芯加氣隙，而采用外部屏蔽，屏蔽的寬度是很有講究的，原理很明顯，如果安全屏蔽的保險絲電流額定值比電源保險絲小或一樣大，則發(fā)生短路時可能安全屏蔽的保險絲先斷，起不到安全屏蔽的作用。3. 2 主功率管作為控制用的主功率管通常是采用MOSFET，其四周的元件均為其寄生元件，會嚴(yán)重影響MOS作為開關(guān)的性能。實際的開關(guān)時間一般為10100ns，而電源的開關(guān)周期為20200us。CGD，CDS均是漏級電壓的函數(shù)，是非線性的。柵極的驅(qū)動電壓域值一般在規(guī)格書中提供的是25℃的值，實際上柵極的域值電壓是以7mV/℃的負(fù)溫度系數(shù)在變化。MOS管開通時的工作狀態(tài)。精密電壓比較