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开关电源_详细讲解——第5讲.pdf

发布时间：2022-04-08 发布人：admin 分类：互联网 资料大小：4.65M 资料格式：pdf 举报 版权申诉
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    第5章 开关变换电路 第5章 开关变换电路 5.1 主要开关变换电路分析 5.2 半桥变换器的应用 5.3 集成电路驱动的推挽和全桥开关电路 5.4 谐振式开关电源
    第5章 开关变换电路 5.1 主要开关变换电路分析 本节对基本大功率开关变换电路作出分析，介绍其中主要参数的 计算方法。 5.1.1 推挽开关变换电路 1. 推挽开关变换基本电路 图5-1为推挽开关变换电路的示意图。脉冲变压器初、 次级都有两 组对称的绕组，其相位关系如图所示，开关管用开关S表示。如果在S1、 S2基极加入时序不同的正向驱动脉冲，加到S1基极的驱动脉冲t1使S1导 通，待t1过后，驱动电路输出t2，再使S2导通。两者交替导通，通过变压 器将能量传到次级电路，使V1、 V2轮流导通，向负载提供能量。由于 S1、 S2导通电流方向不同，形成的磁通方向相反，因此推挽开关变换电 路与前述开关电源电路相比，提高了磁心的利用率。磁心在四个象限内 的磁化曲线都被利用，在一定输出功率时，磁心的有效截面积可以小于 同功率的单端开关电路。此外，当驱动脉冲频率恒定时，纹波率也相对 较小。
    第5章 开关变换电路 图5-1 推挽开关变换电路
    第5章 开关变换电路 在推挽开关变换电路中，能量转换由两管交替控制，当 输出相同功率时，电流仅是单端开关电源管的一半，因此开 关损耗随之减小，效率提高。如果选用同规格的开关管组成 单端变换电路，输出最大功率为150 W。若使用2只同规格 开关管组成推挽电路，输出功率可以达到400～500 W。所 以输出功率200 W以上的开关电源均宜采用推挽开关变换电 路。 当滤波电感L电流连续时，输出电压表达式为 U U o i  N N 2 1 T 2 on T (5-1)
    第5章 开关变换电路 图5-1所示的对称推挽开关变换电路有不足之处。一是开关管承受 反压较高。当开关管截止时，电源电压和脉冲变压器初级二分之一的感 应电压相串联，加到开关管集电极和发射极，因而要求开关管UECO＞ 2UCC。二是推挽开关变换电路相当于单端开关电路的对称组合，只有当 开关管特性以及脉冲变压器初、 次级绕组均完全对称时，脉冲变压器 磁心的磁化曲线在直角坐标第Ⅰ、 Ⅱ象限内所包括的面积才和第Ⅲ、 Ⅳ象限曲线内面积相等，正负磁通相抵消。否则，磁感应强度+B和－B 的差值形成剩余磁通量，使一个开关管磁化电流增大，同时次级V1、 V2加到负载上的输出电压也不相等，从而增大纹波，推挽开关变换电路 的优势尽失。因此，这种推挽开关变换电路目前仅用于自激或它激式低 压输入的稳压变换器中。因为该电路采用低压供电，N1、 N2匝数少， 且两绕组间电压差也小，所以一般采用双线并绕的方式来保证其对称性。
    第5章 开关变换电路 2. 自激式推挽变换器 1) 饱和式推挽变换器 自激式推挽直流脉冲变换器分有两类，即饱和式推挽变换器和非饱和式推 挽变换器。所谓饱和，是指脉冲变压器工作在磁化曲线的饱和状态。图5-2所示 为饱和式推挽变换器的基本电路。电路通电以后，电流经电阻R1到正反馈绕组 N3、 N4的中点，同时向VT1、 VT2的基极提供启动偏置。由于VT2的基极电路附 加了R2，因此IB2、IC2小于IC1、 IB1。启动状态，IC1>IC2的结果，使脉冲变压器中 形成的磁通ΦN1>ΦN2，合成总磁通量为ΦN1－ΦN2，使VT1的导通电流起主导作 用。因此，ΦN1在各绕组中产生感应电势，正反馈绕组N3的感应电势形成对VT1 的正反馈，使VT1集电极电流迅速增大。IC1的增大使N1激磁电流增大、 磁场强 度(H)增加、 磁感应强度(B)磁化曲线增大，当到达磁心饱和点时，即使磁化电 流再增大，也无法再使磁感应强度增大，即磁通量的变化为零。磁通量饱和的 结果，使其无变量，各绕组感应电压为零，VT1的正反馈消失，集电极电流IC1 ＞IB1×β，使磁通量迅速减小。在此过程中，正反馈绕组感应电压反向，使 VT2导通，且IC2迅速增大，VT1截止。在以上过程中，由于磁心的饱和周而复始 地进行，VT1、 VT2轮流导通，初始电流方向随之不断改变，因而在次级感应出 双向矩形脉冲。因此，饱和式推挽变换器的次级可以通过全波或桥式整流向负 载供电。
    第5章 开关变换电路 图5-2 饱和式推挽变换器的基本电路
    第5章 开关变换电路 在饱和式推挽变换器中，开关管VT1、 VT2必须选择较 大的ICM。因为当磁通量开始饱和时，脉冲变压器等效电感 也开始减小，磁通量完全饱和时等效电感量为零，开关管集 电极电流剧增。在IC剧增至IC>IB×β时，IC才开始减小。一 般饱和式推挽变换器只用在低压变换器中，即使如此，也必 须严格设计脉冲变压器饱和点的激磁电流，不能大于开关管 最大允许电流。这种变换器的优点是，频率比较稳定，其翻 转过程只取决于脉冲变压器和负载电流。
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