推挽正激變換器拓?fù)鋚pt課件

1、第四章第四章 推挽和正激變換器拓?fù)渫仆旌驼ぷ儞Q器拓?fù)?4.1 推挽拓?fù)渫仆焱負(fù)?Push-Pull Topology)4.2 正激變換器拓?fù)湔ぷ儞Q器拓?fù)?Forward Converter Topology)4.3 雙管單端正激變換器拓?fù)潆p管單端正激變換器拓?fù)?Doubled-Ended)4.4 交錯正激變換器拓?fù)浣诲e正激變換器拓?fù)?Interleaved )本章小結(jié)本章小結(jié)第四章第四章 推挽和正激變換器拓?fù)渫仆旌驼ぷ儞Q器拓?fù)?4.1 4.1 推挽拓?fù)渫仆焱負(fù)渲鲝妮敵龅耐仆焱負(fù)涓驹碇鲝妮敵龅耐仆焱負(fù)涓驹韰^(qū)別： 運用兩個幅值相等、脈寬可調(diào)、相位相差180度的脈沖驅(qū)動Q1和Q2基極。

2、4.1 4.1 推挽拓?fù)渫仆焱負(fù)?.1 4.1 推挽拓?fù)渫仆焱負(fù)?.1 4.1 推挽拓?fù)渫仆焱負(fù)鋱D中所示，D1和D2是肖特基二極管，其正向壓降是0.5V，輸出Vm的直流平均電壓為從輸出是快速二極管，正向壓降為1V，輸出平均電壓為4.2 4.2 正激變換器正激變換器任務(wù)原理：任務(wù)原理：1導(dǎo)通導(dǎo)通 2關(guān)斷關(guān)斷為什么稱為正激變換器？為什么稱為正激變換器？能量是在開關(guān)管能量是在開關(guān)管Q1導(dǎo)通時流入負(fù)載的導(dǎo)通時流入負(fù)載的4.2 4.2 正激變換器正激變換器置位伏秒數(shù)面積置位伏秒數(shù)面積A1和復(fù)位伏秒數(shù)面積和復(fù)位伏秒數(shù)面積A2相等相等,防止磁心進入飽和，導(dǎo)致開關(guān)管損壞防止磁心進入飽和，導(dǎo)致開關(guān)管損壞A1=V

3、dcTon4.2 4.2 正激變換器正激變換器4.2 4.2 正激變換器正激變換器4.2 4.2 正激變換器正激變換器輸出電壓與輸入電壓、導(dǎo)通時間和匝比的設(shè)計關(guān)系從式2.24可以看出，當(dāng)Vdc改動時，反響環(huán)經(jīng)過堅持VdcTon恒定來堅持輸出穩(wěn)定。最大導(dǎo)通時間TonTon出如今Vdc最小Vdc的時候，確定參數(shù)的順序1 確定最小直流輸入電壓Vdc2最大導(dǎo)通時間Ton設(shè)為半周期的803根據(jù)法拉第定律確定初級匝數(shù)Np4根據(jù)所需主輸出電壓Vom求解次級主繞組匝數(shù)Nm4.2 4.2 正激變換器正激變換器從輸出電壓從輸出電壓主/從輸出負(fù)載電流變化引起的從輸出電壓變化范圍為58，要求主輸出和從輸出電感在其最小

4、負(fù)載電流下也不進入不延續(xù)形狀。4.2 4.2 正激變換器正激變換器初級電流、輸出功率及輸入電壓之間的關(guān)系初級電流、輸出功率及輸入電壓之間的關(guān)系設(shè)從直流輸入到一切次級總輸出功率的轉(zhuǎn)換效率為80，即Po=0.8Pin或Pin=1.25Po階梯斜坡電流等效為同樣脈寬的平頂電流，其幅值為階梯斜坡中點值Ipft，那么電流平均值為0.4Ipft，因此有功率開關(guān)管的最大關(guān)斷電壓應(yīng)力功率開關(guān)管的最大關(guān)斷電壓應(yīng)力假設(shè)復(fù)位繞組Nr的匝數(shù)與初級繞組Np的匝數(shù)相等，功率開關(guān)管最大電壓關(guān)斷應(yīng)力為最大輸入電壓的兩倍加上漏感尖峰。4.2 4.2 正激變換器正激變換器實踐輸入電壓和輸出功率限制實踐輸入電壓和輸出功率限制最大直

5、流輸入電壓低于最大直流輸入電壓低于60V的正激變換器，其實踐最大輸出功率的正激變換器，其實踐最大輸出功率為為150200W，緣由是較大功率輸出時，初級電流幅值會太大。，緣由是較大功率輸出時，初級電流幅值會太大。例：設(shè)計一個用于通訊行業(yè)的200W正激變換器。最小和最大輸入電壓分別為38V及60V，初級電流幅值和最大關(guān)斷應(yīng)力分別為3.13/3.13(200)/3816.52.62.6 60156pftodcmsdcIP VAVVV采用耐壓至少為采用耐壓至少為200V的功率器件的功率器件4.2 4.2 正激變換器正激變換器存在問題？用于交流輸入為120110V的離線式開關(guān)變換器時的最大應(yīng)力。交流輸入

6、最高時，整流后直流輸入電壓為2.6 184478msVV1.1*120*1.41186V0.9*120*1.412150V減去2V的整流二極管的壓降為184V關(guān)斷后的最大電壓應(yīng)力為交流輸入最低時，整流后直流輸入電壓為峰值電流為3.13 22/1504.17pftIA思索到思索到15的輸入瞬態(tài)值，峰值關(guān)斷應(yīng)力為的輸入瞬態(tài)值，峰值關(guān)斷應(yīng)力為550V，因此管子來源應(yīng)高于此值。，因此管子來源應(yīng)高于此值。4.2 4.2 正激變換器正激變換器正激變換器的電磁實際正激變換器的電磁實際l僅運轉(zhuǎn)于第一象限僅運轉(zhuǎn)于第一象限l 磁心在磁滯回線上約以勵磁電流幅值的半值為中心磁心在磁滯回線上約以勵磁電流幅值的半值為中心

7、VdcTon/2Lm運轉(zhuǎn)，勵磁電流沒有反向，只是簡單地線性上升運轉(zhuǎn)，勵磁電流沒有反向，只是簡單地線性上升至幅值，然后再線性下降到零。至幅值，然后再線性下降到零。l正激變換器的磁心氣隙正激變換器的磁心氣隙l 氣隙使磁滯回線斜率降低，使氣隙使磁滯回線斜率降低，使dB/dH磁心磁導(dǎo)率降低。磁導(dǎo)磁心磁導(dǎo)率降低。磁導(dǎo)率降低使勵磁電感減小，使勵磁電流率降低使勵磁電感減小，使勵磁電流Im=VdcTon/Lm增大，勵增大，勵磁電流不向負(fù)載傳送功率，只用于磁心磁通沿磁滯回線挪動，不應(yīng)磁電流不向負(fù)載傳送功率，只用于磁心磁通沿磁滯回線挪動，不應(yīng)超越負(fù)載電流地超越負(fù)載電流地10。l有氣隙磁心的勵磁電感有氣隙磁心的勵磁

8、電感4.2 4.2 正激變換器正激變換器有氣隙磁心的勵磁電感：有氣隙磁心的勵磁電感：例：國際規(guī)范磁心例：國際規(guī)范磁心Ferroxcube 783E608-3C8，其磁路長度為，其磁路長度為9.78cm，有，有效磁導(dǎo)率為效磁導(dǎo)率為2300。假設(shè)在磁路上加。假設(shè)在磁路上加4mil0.0102cm的氣隙，根據(jù)式的氣隙，根據(jù)式2.39，有有長度為長度為li的磁心中引入長度為的磁心中引入長度為la的氣隙，勵磁電感的減小比例為：的氣隙，勵磁電感的減小比例為：4.2 4.2 正激變換器正激變換器功率變壓器的設(shè)計功率變壓器的設(shè)計l選擇磁心l后面學(xué)習(xí)，這里假設(shè)磁心已選定，且知磁心面積和窗口面積l初級匝數(shù)的計算l

9、 選擇磁密dB，在根據(jù)法拉第定律計算l次級匝數(shù)的計算根據(jù)式2.252.27計算l初級電流的有效值和線徑的選擇知幅值為平頂脈沖電流的有效值為4.2 4.2 正激變換器正激變換器功率變壓器的設(shè)計l次級電流的有效值和線徑的選擇l復(fù)位繞組電流有效值的選擇和線徑的選擇其中Lmg為式2.39計算出來的帶氣隙的勵磁電感留意：勵磁電流很小，復(fù)位繞組用線徑小于留意：勵磁電流很小，復(fù)位繞組用線徑小于30號的導(dǎo)線繞制即可號的導(dǎo)線繞制即可4.2 4.2 正激變換器正激變換器輸出濾波器的設(shè)計輸出電感的設(shè)計輸出電容的設(shè)計4.3 4.3 雙管正激變換器雙管正激變換器特點：有兩個開關(guān)管，特點：有兩個開關(guān)管，關(guān)斷時每個開關(guān)管僅

10、接關(guān)斷時每個開關(guān)管僅接受一倍直流輸入電壓，受一倍直流輸入電壓，而且不出現(xiàn)漏感尖峰，而且不出現(xiàn)漏感尖峰，沒有漏感能量耗費。沒有漏感能量耗費。保證復(fù)位時間等于導(dǎo)通時間，那么磁心總能復(fù)位。由于：開關(guān)管關(guān)斷時，Np上的反向電壓與導(dǎo)通時的正向電壓相等。因此，假設(shè)最大導(dǎo)通時間不超越半周期的80，使下半周期開場前有20的余量，那么磁心總能勝利復(fù)位。由上式2.25可知，選擇足夠大的次級匝數(shù)，使Vdc最小時次級電壓峰值與最大占空比0.4的乘積等于所需輸出電壓，即可滿足要求。4.3 4.3 雙管正激變換器雙管正激變換器實踐輸出功率限制：實踐輸出功率限制：輸出功率可到達輸出功率可到達400W500W，且滿足所需電壓

11、、電流及增益要求的廉價開關(guān)，且滿足所需電壓、電流及增益要求的廉價開關(guān)管容易買到。管容易買到。單端正激變換器的功率限制是多少？單端正激變換器的功率限制是多少？一個額定交流輸入為一個額定交流輸入為120V，且具有，且具有10穩(wěn)態(tài)誤差和穩(wěn)態(tài)誤差和15的瞬態(tài)誤的瞬態(tài)誤差的雙管正激變換器。差的雙管正激變換器。最大整流輸出直流電壓為最大整流輸出直流電壓為1.41*120*1.1*1.15=214V最小整流輸出直流電壓為最小整流輸出直流電壓為1.41*120*0.9*0.85=130V初級等效平頂電流幅值為初級等效平頂電流幅值為Ipft=3.13Po/Vdc當(dāng)當(dāng)Po=400W，Ipft=9.6A設(shè)計原那么及

12、變壓器的設(shè)計參考單端正激變換器。設(shè)計原那么及變壓器的設(shè)計參考單端正激變換器。4.4 4.4 交錯正激變換器交錯正激變換器根本任務(wù)原理根本任務(wù)原理兩個一樣的單端正激變兩個一樣的單端正激變換器交替任務(wù)各占半換器交替任務(wù)各占半個周期，其次級電流個周期，其次級電流經(jīng)過整流二極管相加。經(jīng)過整流二極管相加。優(yōu)點：優(yōu)點：每周期有兩個功率脈沖，每周期有兩個功率脈沖，且每個變換器只提供總且每個變換器只提供總輸出功率的一半。輸出功率的一半。一樣總輸出功率下，交一樣總輸出功率下，交錯變換器產(chǎn)生的錯變換器產(chǎn)生的EMI比比單個正激變換器產(chǎn)生的單個正激變換器產(chǎn)生的EMI小電流幅值小。小電流幅值小。缺陷缺陷一樣功率下，每個

13、變壓一樣功率下，每個變壓器比正激變換器的小。器比正激變換器的小。但兩個加在一同很能夠但兩個加在一同很能夠比單個變壓器占用的空比單個變壓器占用的空間大且破費的本錢高。間大且破費的本錢高。4.4 4.4 交錯正激變換器交錯正激變換器4.4 4.4 交錯正激變換器交錯正激變換器4.4 4.4 交錯正激變換器交錯正激變換器輸出電壓低時，占空比小沒什么問題，但是當(dāng)輸出電壓高時呢？當(dāng)輸出直流電壓當(dāng)輸出直流電壓200V時，續(xù)流二極管接受的反向電壓峰值時，續(xù)流二極管接受的反向電壓峰值為為500V。開關(guān)管導(dǎo)通瞬間，續(xù)流二極管曾經(jīng)經(jīng)過很大的正。開關(guān)管導(dǎo)通瞬間，續(xù)流二極管曾經(jīng)經(jīng)過很大的正向電流，又將忽然接受反壓。假設(shè)該二極管方向恢復(fù)時間長，向電流，又將忽然接受反壓。假設(shè)該二極管方向恢復(fù)時間長，短時間內(nèi)短時間內(nèi)500V的方向電壓會引起很大的方向電流，從而損的方向電壓會引起很大的方向電流，從