正激式电路(电流连续模式-CCM)的设计
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隔离型开关变换器拓扑
正激式电路(电流连续模式-CCM)
正激式电路,主要元器件为变压器、半导体开关、电感、续流二极管、电容,开关管断开和闭合两种情况,如图所示:
正激式电路计算公式如下:
变压器的作用:输入、输出隔离,变压
正激电路的正激式变压器激励电感足够大
正激电路是Buck电路的隔离形式
在电流连续模式,输出电压、电流与电感和频率无关
正激式电路工作波形,如图所示:
正激式电路(电流断续模式-DCM)
正激式电路,主要元器件为变压器、半导体开关、电感、续流二极管、电容,开关管断开和闭合两种情况,如图所示:
正激式电路计算公式如下:
如果负载变轻,则电感电流中断,进入断续模式
电感电流断续将使得输出电压升高
减小电感、降低频率和减轻负载都可能使电路进入DCM
正激式电路工作波形,如图所示:
反激式电路(电流连续模式)
反激式电路,主要元器件为变压器、半导体开关、续流二极管、电容,开关管断开和闭合两种情况,如图所示:
反激式电路计算公式如下:
反激电路看似没有储能电感,实际上变压器的激磁电感起了储能的作用,所以反激变压器需要气隙
在换流瞬间,磁链不变,即安匝不变
反激电路是Buck-Boost电路的隔离形式
反激式电路(电流断续模式)
反激式电路,主要元器件为变压器、半导体开关、续流二极管、电容,开关管断开和闭合两种情况,如图所示:
反激式电路计算公式如下:
断续模式将使得输出电压升高
如果负载为零,则输出电压趋向无限大,因此需要“假”负载
推挽(Push-Pull)变换器
推挽变换器电路,主要元器件为变压器、半导体开关、电感、续流二极管、电容,开关管断开和闭合两种情况,如图所示:
推挽变换器电路S2断开,S1闭合和断开时计算公式如下:
相当于两个正激电路交替工作
两个开关可以共地,便于驱动
开关管承受两倍的输入电压
电感电流占空比是开关占空比的两倍,可以接近1
变压器需要四个绕组,两个抽头
变压器不需要专门复位电路
推挽变换器电路S2断开,S1闭合和断开时工作波形,如图所示:
双管正激电路
双管正激电路,主要元器件为变压器、半导体开关、电感、续流二极管、电容,开关管断开和闭合两种情况,如图所示:
双管正激电路计算公式如下:
由于变压器励磁电压和复位电压相同,占空比<0.5,变压器自动复位,复位能量回收至电源
高端开关管要高端侧驱动
开关管承受电压小
变压器单端工作
半桥变换器电路
半桥变换器电路,主要元器件为变压器、半导体开关、电感、续流二极管、电容,开关管断开和闭合两种情况,如图所示:
半桥变换器电路,S2断开,S1闭合和断开时计算公式如下:
两个开关对称交替动作(每个50%占空比),开关负担减轻
变压器磁通双向工作,磁芯利用率高
电感器最大占空比可达100%,且励磁频率翻倍
两个电容自然起了隔直作用,如开关特性不完全对称,母线电容直流电压偏移可以自动实现变压器伏秒积平衡
半桥变换器电路工作波形,如图所示:
全桥变换器电路
全桥变换器电路,主要元器件为变压器、半导体开关、电感、续流二极管、电容,开关管断开和闭合两种情况,如图所示:
全桥变换器电路,S2、S3断开,S1、S4闭合和断开时计算公式如下:
较半桥电路,功率增大两倍,因为原边电压两倍
变压器磁通双向工作,磁芯利用率高
电感器最大占空比可达100%,且励磁频率翻倍
如开关特性不完全对称,可增加隔直电容以平衡变压器伏秒积
全桥变换器电路工作波形,如图所示:
基本拓扑简单对比