反激式开关电源电路图大全(高频变压器/反激式转换器/双环路反馈系统)

来源:网络整理 作者:2018年03月28日 09:56

反激式开关电源是指使用反激高频变压器隔离输入输出回路的开关电源。“反激”指的是在开关管接通的情况下,当输入为高电平时输出线路中串联的电感为放电状态;相反,在开关管断开的情况下,当输入为高电平时输出线路中的串联的电感为充电状态。与之相对的是“正激”式开关电源,当输入为高电平时输出线路中串联的电感为充电状态,相反当输入为高电平时输出线路中的串联的电感为放电状态,以此驱动负载。

反激式开关电源电路图大全(高频变压器/反激式转换器/双环路反馈系统)

反激式开关电源原理--工作模式

反激式开关电源的电路结构比较简单,在小功率电路中应用非常广泛,在15kw光伏逆变器中用到的两个电源都是这种结构。反激式开关电源有三种工作模式:连续模式、非连续模式以及临界模式。在非连续工作模式中,功率管零电流开通,开通损耗小,而副边二极管零电流关断,可以不考虑反向恢复问题,对EMC会有一些好处。

反激式开关电源电路图(一)

在开关芯片的漏极D 侧可以利用VDZ 和VD 两个二极管对高频变压器的漏感产生的尖峰电压进行箝位,可保护μ的D-S 极间不被击穿。例如VDZ 可以选用瞬态电压抑制器P6K200, 其反向击穿电压为200 V.VD 采用反向耐压为600 V 的UF4005($0.0444) 型超快恢复二极管,亦称阻塞二极管。

图6给出了由TOPSwitch 构成的反激式电源的原理图。其工作过程如下: 输入交流电经整流桥BR1 整流后再经电容C1 滤波,变为脉动的直流电。反激式变压器与TOPSwitch 将存储于电容C1 的能量传递给负载。当TOPswitch 开关管导通时,电容C1两端的电压加到反激变压器的原边,流过原边绕组的电流线性增加( 如若在MOSFET 开关管导通的瞬间变压器副边电流不为零,则由于副边感应电势反向,二极管D2 截止,副边电流变为零,然而磁芯内的能量不能突变,故原边电流跃变为副边电流的1/ K,K 为变压器变比),变压器储存能量; 当MOSFET 开关管关断时,电感原边电流由于没有回路( 此时,稳压管VR1的击穿电压因高于原变压器的感应电势而截止) 而突变为零,变压器通过副边续流,副边电流为TOPswitch 开关管关断时原边电流的K 倍,副边绕组通过二极管D2 对电容C2 充电,此后,流过变压器副边的电流线性下降。二极管D1 与稳压管VR1 并接于变压器的原边以吸收由于变压器原边的漏感而产生的高压毛刺。电阻R1、稳压管V R2、光耦U2 与电容C5 构成了电压反馈电路以保证输出电压稳定。电阻R2 与VR2 构成一假负载,以保证当电源空载或轻载时输出电压稳定。电感L1 与电容C3 构成LC 滤波器以防止输出电压脉动过大。二极管D3 与电容C4 构成一整流电路以提供光耦U2 光电三极管的偏置电压。电感L2 、电容C6 和C7 用于降低系统的电磁干扰( EMI) 。

反激式开关电源电路图大全(高频变压器/反激式转换器/双环路反馈系统)

图6 反激式电源的应用原理图

图7分别给出了输入电压220 V ( 交流),输出功率为40 W; 输入电压85 V ( 交流),输出功率为24 W和输入电压85 V( 交流),输出功率为40 W 时的输出电压波形。

反激式开关电源电路图大全(高频变压器/反激式转换器/双环路反馈系统)

图7 不同电压输入条件下的电压仿真输出波形

反激式开关电源电路图(二)

单端反激式开关电源的典型电路如图三所示。电路中所谓的单端是指高频变换器的磁芯仅工作在磁滞回线的一侧。所谓的反激,是指当开关管VT1 导通时,高频变压器T初级绕组的感应电压为上正下负,整流二极管VD1处于截止状态,在初级绕组中储存能量。当开关管VT1截止时,变压器T初级绕组中存储的能量,通过次级绕组及VD1 整流和电容C滤波后向负载输出。

单端反激式开关电源是一种成本最低的电源电路,输出功率为20-100W,可以同时输出不同的电压,且有较好的电压调整率。唯一的缺点是输出的纹波电压较大,外特性差,适用于相对固定的负载。

反激式开关电源电路图大全(高频变压器/反激式转换器/双环路反馈系统)

单端反激式开关电源使用的开关管VT1 承受的最大反向电压是电路工作电压值的两倍,工作频率在20-200kHz之间。

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