反激式变压器

发布时间：2022-11-24 13:23
作者：Ameya360
来源：网络
阅读量：921

　　反激式(Flyback)变压器，或称转换器、变换器。因其输出端在原边绕组断开电源时获得能量故而得名。

　　反激式(Flyback)变压器又称单端反激式或"Buck-Boost"转换器。因其输出端在原边绕组断开电源时获得能量故而得名。反激式变换器以其电路结构简单，成本低廉而深受广大开发工程师的喜爱。

　　反激式变压器适合小功率电源以及各种电源适配器。但是反激式变换器的设计难点是变压器的设计，因为输入电压范围宽，特别是在低输入电压，满负载条件下变压器会工作在连续电流模式，而在高输入电压，轻负载条件下变压器又会工作在不连续电流模式。

反激式变压器


优点

　　反激式变压器的优点有:

　　1. 电路简单,能高效提供多路直流输出,因此适合多组输出要求.

　　2. 转换效率高,损失小.

　　3. 变压器匝数比值较小.

　　4. 输入电压在很大的范围内波动时,仍可有较稳定的输出,目前已可实现交流输入在 85~265V间.无需切换而达到稳定输出的要求.


缺点

　　反激式变压器的缺点有:

　　1. 输出电压中存在较大的纹波,负载调整精度不高,因此输出功率受到限制,通常应用于150W以下.

　　2. 转换变压器在电流连续(CCM)模式下工作时,有较大的直流分量,易导致磁芯饱和,所以必须在磁路中加入气隙,从而造成变压器体积变大.

　　3. 变压器有直流电流成份,且同时会工作于CCM / DCM两种模式,故变压器在设计时较困难,反复调整次数较顺向式多,迭代过程较复杂.


基本原理

　　当开关晶体管Tr ton时,变压器初级Np有电流 Ip,并将能量储存于其中(E = LpIp / 2).由于Np与Ns极性相反,此时二极管D反向偏压而截止,无能量传送到负载.当开关Tr off 时,由楞次定律: (e = -N△Φ/△T)可知,变压器原边绕组将产生一反向电势,此时二极管D正向导通,负载有电流IL流通.反激式转换器之稳态波形

　　导通时间 ton的大小将决定Ip、Vce的幅值:

　　Vce max = VIN / 1-Dmax

　　VIN: 输入直流电压 ; Dmax : 工作周期

　　Dmax = ton / T

　　由此可知,想要得到低的集电极电压,必须保持低的Dmax,也就是Dmax<0.5,在实际应用中通常取Dmax = 0.4,以限制Vcemax ≦ 2.2VIN.

　　开关管Tr on时的集电极工作电流Ie,也就是原边峰值电流Ip为: Ic = Ip = IL / n. 因IL = Io,故当Io一定时,匝比 n的大小即决定了Ic的大小,上式是按功率守恒原则,原副边安匝数 相等 NpIp = NsIs而导出. Ip亦可用下列方法表示:

　　Ic = Ip = 2Po / (η*VIN*Dmax)η: 转换器的效率

　　公式导出如下:

　　输出功率 : Po = LIp2η / 2T

　　输入电压 : VIN = Ldi / dt设 di = Ip,且 1 / dt = f / Dmax,则:

　　VIN = LIpf / Dmax 或 Lp = VIN*Dmax / Ipf

　　则Po又可表示为 :

　　Po = ηVINf DmaxIp2 / 2f Ip = 1/2ηVINDmaxIp

　　∴Ip = 2Po / ηVINDmax

　　上列公式中 :

　　VIN : 最小直流输入电压 (V)

　　Dmax : 导通占空比

　　Lp : 变压器初级电感 (mH)

　　Ip : 变压器原边峰值电流 (A)

　　f : 转换频率 (KHZ)


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