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反激式(RCD)开关电源原理及设计

时间:2013-03-11      关键字:RCD,反激式,开关电源原理,   

 反激式(RCD)开关电源原理及设计

因该电源是公司产品的一个配套使用,且各项指标都不是要求太高,故选用最常用的反激拓扑,这样既可以减小体积(给的体积不算大),还能降低成本,一举双的!

反激拓扑的前身是Buck-Boost变换器,只不过就是在Buck-Boost变换器的开关管和续流二极管之间放入一个变压器,从而实现输入与输出电气隔离的一种方式,因此,反激变换器也就是带隔离的Buck-Boost变换器。

 先学习下Buck-Boost变换器

 

工作原理简单介绍下

1.在管子打开的时候,二极管D1反向偏置关断,电流is流过电感L,电感电流iL线性上升,储存能量!

2.当管子关断时,电感电流不能突变,电感两端电压反向为上负下正,二极管D1正向偏置开通!给电容C充电及负载提供能量!

3.接着开始下个周期!

从上面工作可以看出,Buck-Boost变换器是先储能再释放能量,VS不直接向输出提供能量,而是管子打开时,把能量储存在电感,管子关断时,电感向输出提供能量!

根据电流的流向,可以看出上边输出电压为负输出!

根据伏秒法则

vin*ton=vout*toff

ton=T*D

toff=T*(1-D)

代入上式得

vin*D=vout*(1-D)

得到输出电压和占空比的关系vout=vin*D/(1-D)

看下主要工作波形

 

 

从波形图上可以看出,晶体管和二极管D1承受的电压应力都为Vs+Vo(也就是vin+vout);

再看最后一个图,电感电流始终没有降到0,所以这种工作模式为电流连续模式(ccm模式)。

如果再此状态下把电感的电感量减小,减到一定条件下,会出现这个波形!

 

 

从上图可以看出,电感电流始终降到0后再到最大,所以这种模式叫不连续模式(DCM模式)。

把上边的Buck-Boost变换器的开关管和续流管之间加上一个变压器就会变成反激变换器!

 

 

还是和上边一样,先把原理大概讲下:

1.开关开通,变压器初级电感电流在输入电压的作用下线性上升,储存能量。变压器初级感应电压到次级,次级二极管D反向偏置关断。

2.开关关断,初级电流被关断,由于电感电流不能突变,电感电压反向(为上负下正),变压器初级感应到次级,次级二极管正向偏置导通,给C充电和向负载提供能量!

3.开始下个周期。以上假设C的容量足够大,在二极管关断期间(开关开通期间)给负载提供能量!

 咱先看下在理想情况下的VDS波形

 

 

上面说的是指变压器和开关都是理想工作状态!


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