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關(guān)于開(kāi)關(guān)電源正激與反激的區(qū)別在哪里及工作原理、應(yīng)用等分析-KIA MOS管

信息來(lái)源:本站 日期:2019-07-01 

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關(guān)于開(kāi)關(guān)電源正激與反激的區(qū)別在哪里及工作原理、應(yīng)用等分析

開(kāi)關(guān)電源正激概述

了解開(kāi)關(guān)電源正激與反激的區(qū)別之前,我們先了解一下正激與反激的一些基礎(chǔ)知識(shí)。正激是一種開(kāi)關(guān)電源技術(shù)。正激式開(kāi)關(guān)電源是指使用正激高頻變壓器隔離耦合能量的開(kāi)關(guān)電源,與之對(duì)應(yīng)的有反激式開(kāi)關(guān)電源。


正激具體所指當(dāng)開(kāi)關(guān)管接通時(shí),輸出變壓器充當(dāng)介質(zhì)直接耦合磁場(chǎng)能量,電能轉(zhuǎn)化為磁能,磁能又轉(zhuǎn)化為電能,輸入輸出同時(shí)進(jìn)行。正激式開(kāi)關(guān)電源中結(jié)構(gòu)稍復(fù)雜,但輸出功率比反激式開(kāi)關(guān)電源大了許多,所以得到廣泛應(yīng)用。


優(yōu)點(diǎn): 功率比反激式開(kāi)關(guān)電源大,輸出變壓器利用率高,適用于100W-300W的開(kāi)關(guān)電源。


缺點(diǎn): 需要增加反電動(dòng)勢(shì)繞組,或拓補(bǔ)驅(qū)動(dòng),次級(jí)多加1個(gè)整流電感,成本高。


開(kāi)關(guān)電源正激詳解

正激式變壓器開(kāi)關(guān)電源輸出電壓的瞬態(tài)控制特性和輸出電壓負(fù)載特性,相對(duì)來(lái)說(shuō)比較好,因此,工作比較穩(wěn)定,輸出電壓不容易產(chǎn)生抖動(dòng),在一些對(duì)輸出電壓參數(shù)要求比較高的場(chǎng)合,經(jīng)常使用。所謂正激式變壓器開(kāi)關(guān)電源,是指當(dāng)變壓器的初級(jí)線圈正在被直流電壓激勵(lì)時(shí),變壓器的次級(jí)線圈正好有功率輸出。


開(kāi)關(guān)電源正激與反激的區(qū)別


單端正激式


開(kāi)關(guān)電源正激與反激的區(qū)別


雙管正激式


開(kāi)關(guān)電源正激與反激的區(qū)別


由上三張圖可知,反激的變壓器可以看作一個(gè)帶變壓功能的電感,是一個(gè)buck-boost電路。正激的變壓器是只有變壓功能,整體可以看成一個(gè)帶變壓器的buck電路。二次側(cè)接第一個(gè)整流二極管的負(fù)端接電解電容的是反擊,接電感的是正激。

總地來(lái)說(shuō),正激反激工作原理不同,正激是初級(jí)工作次級(jí)也工作,次級(jí)不工作有續(xù)流電感續(xù)流,一般是CCM模式。功率因數(shù)一般不高,而且輸入輸出和變比占空比成比例。反激是初級(jí)工作,次級(jí)不工作,兩邊獨(dú)立開(kāi)來(lái),一般DCM模式下,理論上是單位功率因數(shù),但是變壓器的電感會(huì)比較小,而且需要加氣隙,所以一般適合中小功率情況.一般的電源書都會(huì)有具體的介紹和設(shè)計(jì)公式。


正激變壓器是理想的,不儲(chǔ)能,但是由于勵(lì)磁電感(Lp)是有限值,勵(lì)磁電流使得磁芯B會(huì)大,為避免磁通飽和,變壓需要輔助繞組進(jìn)行磁通復(fù)位;反激變壓器工作形式可以看做耦合電感;電感先儲(chǔ)能,再放能。由于反激變壓器的輸入、輸出電壓極性相反,固當(dāng)開(kāi)關(guān)管斷開(kāi)之后,次級(jí)可以提供磁芯一個(gè)復(fù)位電壓,因而反激變壓器不需額外增加磁通復(fù)位繞組。


關(guān)于開(kāi)關(guān)電源正激

正激式是開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通時(shí)變壓器次級(jí)電路工作,反激式是開(kāi)關(guān)管截止時(shí)變壓器次級(jí)電路工作(開(kāi)關(guān)截止,主級(jí)能量傳遞給次級(jí),次級(jí)工作開(kāi)關(guān)閉合,主級(jí)電感線圈存儲(chǔ)能量)。 正激式開(kāi)關(guān)電源輸出必需有續(xù)流二極管而反激式?jīng)]有(它們的變壓器繞法也不一樣。反激式變壓器初次極工作時(shí)間相反而正激式初次極工作時(shí)間相同)正激跟反激相比最大的問(wèn)題的用的器件更多,雖然好像沒(méi)多幾個(gè),但都是必不可少,而且成本都是很高的。電路比反激式變壓器開(kāi)關(guān)電源多用一個(gè)大儲(chǔ)能濾波電感,以及一個(gè)續(xù)流二極管。 正激式變壓器開(kāi)關(guān)電源輸出電壓受占空比的調(diào)制幅度,相對(duì)于反激式變壓器開(kāi)關(guān)電源來(lái)說(shuō)要低很多,因此,正激式變壓器開(kāi)關(guān)電源要求調(diào)控占空比的誤差信號(hào)幅度比較高,誤差信號(hào)放大器的增益和動(dòng)態(tài)范圍也比較大。


正激式變壓器開(kāi)關(guān)電源為了減少變壓器的勵(lì)磁電流,提高工作效率,變壓器的伏秒容量一般都取得比較大,并且為了防止變壓器初級(jí)線圈產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)把開(kāi)關(guān)管擊穿,正激式變壓器開(kāi)關(guān)電源的變壓器要比反激式變壓器開(kāi)關(guān)電源的變壓器多一個(gè)反電動(dòng)勢(shì)吸收繞組,因此,正激式變壓器開(kāi)關(guān)電源的變壓器的體積要比反激式變壓器開(kāi)關(guān)電源的變壓器的體積大。


正激式變壓器開(kāi)關(guān)電源還有一個(gè)更大的缺點(diǎn)是在控制開(kāi)關(guān)關(guān)斷時(shí),變壓器初級(jí)線圈產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)電壓要比反激式變壓器開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)電壓高。因?yàn)橐话阏な阶儔浩鏖_(kāi)關(guān)電源工作時(shí),控制開(kāi)關(guān)的占空比都取在0.5左右,而反激式變壓器開(kāi)關(guān)電源控制開(kāi)關(guān)的占空比都取得比較小。


開(kāi)關(guān)電源反激

反激式:反激式開(kāi)關(guān)電源是指使用反激高頻變壓器隔離輸入輸出回路的開(kāi)關(guān)電源?!胺醇ぁ敝傅氖窃陂_(kāi)關(guān)管接通的情況下,當(dāng)輸入為高電平時(shí)輸出線路中串聯(lián)的電感為放電狀態(tài);相反,在開(kāi)關(guān)管斷開(kāi)的情況下,當(dāng)輸入為高電平時(shí)輸出線路中的串聯(lián)的電感為充電狀態(tài)。


開(kāi)關(guān)電源正激與反激的區(qū)別


開(kāi)關(guān)電源正激與反激的區(qū)別


開(kāi)關(guān)電源反激工作原理

變壓器的一次和二次繞組的極性相反,這大概也是Flyback名字的由來(lái): a.當(dāng)開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通時(shí),變壓器原邊電感電流開(kāi)始上升,此時(shí)由于次級(jí)同名端的關(guān)系,輸出二極管截止,變壓器儲(chǔ)存能量,負(fù)載由輸出電容提供能量。 b.當(dāng)開(kāi)關(guān)管截止時(shí),變壓器原邊電感感應(yīng)電壓反向,此時(shí)輸出二極管導(dǎo)通,變壓器中的能量經(jīng)由輸出二極管向負(fù)載供電,同時(shí)對(duì)電容充電,補(bǔ)充剛剛損失的能量。 反激電路的演變: 可以看作是隔離的Buck/Boost電路:


開(kāi)關(guān)電源正激與反激的區(qū)別


在反激電路中,輸出變壓器T除了實(shí)現(xiàn)電隔離和電壓匹配之外,還有儲(chǔ)存能量的作用,前者是變壓器的屬性,后者是電感的屬性,因此有人稱其為電感變壓器,有時(shí)我也叫他異步電感。


開(kāi)關(guān)電源正激與反激的區(qū)別

開(kāi)關(guān)電源正激與反激的區(qū)別如下:


(一)主要區(qū)別

正激反激主要區(qū)別在高頻變壓器的工作方式不同但他們?cè)谕幌笙奚?。正激是?dāng)變壓器原邊開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通時(shí)同時(shí)能量被傳遞到負(fù)載上,當(dāng)開(kāi)關(guān)管截止是變壓器的能量要通過(guò)磁復(fù)位電路去磁。反激是和正激相反,當(dāng)原邊開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通時(shí)給變壓器存儲(chǔ)能量。但能量不會(huì)加在負(fù)載上,當(dāng)開(kāi)關(guān)管截止時(shí),變壓器的能量釋放到負(fù)載側(cè)。正激開(kāi)關(guān)電源,后面多的那個(gè)二級(jí)管是續(xù)流二級(jí)管,一般輸出部分還會(huì)多加一個(gè)儲(chǔ)能電感,正激和反激最重要的區(qū)別是變壓器初次級(jí)的相位是反相的。


(二)最大區(qū)別

正激與反激的工作最大區(qū)別是,當(dāng)開(kāi)關(guān)管關(guān)斷時(shí),正激的輸出主要靠?jī)?chǔ)能電感和續(xù)流二級(jí)管來(lái)維持輸出,而反激的輸出主要靠變壓器次級(jí)釋放能量來(lái)維持輸出。正激電路不宜做多路輸出,正激電路要用脈寬調(diào)整做穩(wěn)壓必須在次極整流以后串電感,不然輸出電壓主要由輸入決定,與脈寬影響不大,脈寬只影響輸出紋波。如用正激電路做多路輸出原理上存在的問(wèn)題:如每路輸出不用電感,那么對(duì)輸入變化沒(méi)有穩(wěn)壓作用,且沒(méi)有開(kāi)關(guān)電源應(yīng)有的安全性。如果每路加電感:那么輸出電壓在理論上與負(fù)載大小有關(guān),不參與反饋的回路就不正。


反激電路在原理上就適合多路輸出穩(wěn)壓。反激電路首先儲(chǔ)能,后把能量按各路的電壓比率供應(yīng)給每一路,先可以認(rèn)為每路的輸出比例是不變的(實(shí)際有誤差看下面),按電流誰(shuí)需要多給誰(shuí)多的原則分配。


(三)應(yīng)用區(qū)別

正激式變壓器不蓄積能量,只擔(dān)負(fù)偶合傳輸,反激式變壓器需把開(kāi)通過(guò)程中的能量蓄積在本身,關(guān)斷過(guò)程中再釋放:正激式繞組同相位,反激式繞組反相;正激式變壓器不用調(diào)節(jié)電感值,反激式需調(diào)節(jié)。正激式工作存在剩磁為防飽和需消磁電路,本身不蓄能需要蓄能線圈和續(xù)流二極管,反激式不用。


反激主要用在150-200瓦以下的情況,正激則用在150w到幾百瓦之間。之所以反激更廣范就是因?yàn)槲覀內(nèi)粘V?00w以下的電源比較常見(jiàn),應(yīng)用比較常見(jiàn),所以也就比較廣泛啦。原理就是一個(gè)通過(guò)儲(chǔ)能再通過(guò)變比進(jìn)行變壓的,一個(gè)是直接通過(guò)變比進(jìn)行變壓的。正激初級(jí)繞組同名端都是正極所以叫正激,反激一個(gè)在正,一個(gè)在負(fù)所以叫反激。


反激式可做小功率,成本低,調(diào)試相對(duì)簡(jiǎn)單些,所以在小功率電源中常用。它們的區(qū)別: 主變壓器方面, 正激的需增加消磁繞組,當(dāng)然也有的用增加兩個(gè)二極管在主繞組進(jìn)行消磁,無(wú)論如何正激電源必須增加消磁回路。反激不用增加輸出儲(chǔ)能電感,因?yàn)槟芰磕軆?chǔ)存在次級(jí)線圈中 ,正激須增加輸出儲(chǔ)能電感,且整流部分需增加續(xù)流二極管。


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