反激变换器工作原理共29页
原边反馈反激式变换器及原理
2023/10/17
18
PWM 恒压(CV)模式下, 在 VIN 最小并且满载时
导通时间ton达到最大值
消磁时间 tD 达到最大值
PSR得输出电压
VO VIN ton
RL 2ts LP
满载时 RL 最小
tS ,VO ,LP 不变
VIN 最小
满载时RL 最小
tS ,VO ,LP 不变
导通时间 ton 达到最大值
tD
调整过程
Vpk
I pk
调使整得后I pk tD 不变
CC 稳态2
输出恒流Io
负载电阻为R2
输出电压为 输出功率为
VO PO
2 2
R1 R2 VO1 VO2 PO1 PO2
2023/10/17
29
PWM恒流实现方式3原理图
保持 tS 不变
调整 tD I pk 使其不变
开关频率固定
VIN
通过辅助绕组 检测输出电压
RL
Vo的信息
Vlim it
VO 负反馈
QR
QS
OSC
根据检测到的 输出电压Vo 调整开关管 的开关频率fs
ts
VO
2023/10/17
21
PFM 恒压(CV)调整过程
CV
稳态1
负载电阻为R1 输出电压为 VO1 输出功率为 PO1
未进行调整
负载电阻 突变为R2 （假如R2<R1) Vo下降
原边反馈反激式变换器及原理
1、PSR技术简介
1、1 传统得次级端反馈得缺点
2023/10/17
采用传统次级端调节反激式转换器
恒流控制 恒压控制
2
采用传统次级端调节反激式转换器
单端反激式变换器总结
单端反激式变换器总结一、引言单端反激式变换器是一种常见的电源电路，广泛应用于家用电器、通信设备、计算机等领域。
本文将对单端反激式变换器进行详细的总结。
二、单端反激式变换器原理1. 变换器结构单端反激式变换器由输入滤波电容、开关管、变压器和输出滤波电容等组成。
2. 工作原理当开关管导通时，输入电压施加在变压器的一侧，输出电压为零；当开关管截止时，变压器另一侧的磁场崩塌，产生高电压并输出到负载上。
通过控制开关管的导通和截止时间，可以实现输出稳定的直流电压。
三、单端反激式变换器特点1. 简单可靠单端反激式变换器结构简单，易于实现，并且具有较高的可靠性。
2. 输出稳定性好通过控制开关管的导通和截止时间，可以实现输出稳定的直流电压。
3. 效率高由于没有二次侧谐振环节，在工作频率较低时具有较高的效率。
4. 适用范围广单端反激式变换器适用于各种负载类型，具有广泛的应用领域。
四、单端反激式变换器设计要点1. 选取合适的变压器变压器是单端反激式变换器中最重要的元件之一，需要根据输入电压、输出电压和负载等参数来选择合适的变压器。
2. 控制开关管的导通和截止时间通过控制开关管的导通和截止时间，可以实现输出稳定的直流电压。
需要根据具体情况来确定导通和截止时间。
3. 合理设计滤波电容滤波电容对输出稳定性有很大影响，需要根据负载情况来合理设计滤波电容。
五、单端反激式变换器应用案例1. 家用电器单端反激式变换器广泛应用于家用电器中，如空调、冰箱、洗衣机等。
2. 通信设备单端反激式变换器在通信设备中也有应用，如交换机、路由器等。
3. 计算机单端反激式变换器还被广泛应用于计算机领域，如电源模块、显示器等。
六、总结单端反激式变换器是一种简单可靠、输出稳定性好、效率高、适用范围广的电源电路。
在家用电器、通信设备、计算机等领域有着广泛的应用。
在设计单端反激式变换器时需要注意选择合适的变压器、控制开关管的导通和截止时间以及合理设计滤波电容等要点。
单端反激式变换器总结
单端反激式变换器总结一、什么是单端反激式变换器单端反激式变换器是一种常见的功率电子转换器，用于将直流电源转换为交流电源。
它由一个开关管、一个变压器和一个输出滤波电容组成。
单端反激式变换器的特点是具有简单的电路结构、低成本、高效率等优势。
二、单端反激式变换器原理单端反激式变换器的工作原理如下：1.开关管导通：当开关管导通时，直流电源通过变压器的一段输入，储存在变压器中。
2.开关管关断：当开关管关断时，变压器中储存的电能通过互感作用传递给输出负载。
3.输出滤波：通过输出滤波电容对输出信号进行滤波，得到所需的交流电源。
三、单端反激式变换器的优势和应用单端反激式变换器具有以下优势：1.低成本：由于电路结构简单，所需元器件较少，降低了制造成本。
2.高效率：在正常工作情况下，能量的传输效率较高，能够有效地转换电源。
3.功率密度高：相比其他转换器，单端反激式变换器具有更高的功率密度。
单端反激式变换器在电子设备中有广泛的应用，如电源适配器、电子变压器等。
四、单端反激式变换器的设计要点设计一个稳定工作的单端反激式变换器需要考虑以下要点：1.开关管的选取：选择合适的开关管能够提高整个电路的效率和可靠性。
2.变压器的设计：合理选择变压器的参数，以满足输出电压和电流的需求。
3.输出滤波电容的选取：根据负载的需求选择合适的输出滤波电容。
4.控制电路的设计：设计一个合适的控制电路，以确保开关管的正常工作。
五、单端反激式变换器的工作稳定性问题单端反激式变换器在工作过程中可能面临以下问题：1.开关管损坏：如果开关管不能正常导通或关断，会导致整个电路停止工作。
2.变压器失谐：如果变压器参数设计不合理，可能会导致变压器失谐，进而影响电路的工作稳定性。
3.输出电压波动：由于负载变化或其他因素，可能会导致输出电压出现波动，影响设备的正常工作。
为了解决这些问题，需要结合实际情况进行合理的电路设计和参数选择。
六、常见的单端反激式变换器故障及排除方法在实际应用中，常见的故障包括开关管损坏、变压器短路等。
反激变换器原理
反激变换器原理
反激变换器是一种常用的电力电子变换器，通过将输入的直流电压变换成所需的输出电压来实现能量的转换。
它由高频开关管、变压器、整流电路、滤波电路和控制电路等组成。
反激变换器的工作原理如下：
1. 开关管控制：反激变换器中的高频开关管（如MOSFET或IGBT）通过开关动作，周期性地打开和关闭。
开关管的导通
和截止决定了输入电压是否能够向变压器传递。
2. 能量储存：当开关管导通时，输入电压通过变压器的主绕组向储能元件（如电感、变压器副绕组或电容）储存能量。
由于能量储存元件的特性，电流开始增加，同时电压开始降低。
3. 能量释放：当开关管截止时，储能元件会释放储存的能量。
电感元件的电流开始减小，通过变压器的副绕组向输出端提供能量。
此时输出端的电压会升高。
4. 输出整流：变压器副绕组的电压经过整流电路（如二极管桥）后，变成直流电压，用于供应负载。
5. 控制电路：反激变换器需要一个控制电路来监测输出电压，并根据需要调整开关管的导通和截止时机，以使输出电压保持稳定。
控制电路通常使用反馈回路和比较器来实现。
根据所需的输出电压和负载性质，反激变换器可以选择多种拓
扑结构，如单端反激、双端反激等。
同时，反激变换器还可以通过合理的设计，在开关管截止时将储能元件的能量转移到输入电压源中，实现能量的回馈，提高整体效率。
反激变换器资料课件
电压调整率是衡量反激变换器输出电压稳定性的重要指标。 好的电压调整率意味着在输入电压变化或负载变化时，输出 电压能够保持稳定。
负载调整率
负载调整率是衡量反激变换器输出电流稳定性的重要指标。 好的负载调整率意味着在负载电流变化时，输出电压能够保 持稳定。
电磁干扰与噪声分析
电磁干扰
反激变换器在开关过程中会产生电磁干扰，可能对周围电子设备和系统产生影响 。因此，需要采取措施降低电磁干扰，如优化电路设计、使用屏蔽等。
反激变换器资料课 件
contents
目录
• 反激变换器概述 • 反激变换器的工作状态 • 反激变换器的设计要点 • 反激变换器的性能分析 • 反激变换器的优化策略 • 反激变换器的实际案例分析
01
CATALO义
反激变换器是一种将输入直流电 压转换为输出直流电压或直流电 流的电源转换器。
二极管类型
选择适当的整流二极管， 如肖特基二极管、硅整流 二极管等，以满足电路的 整流需求。
开关频率
根据电路需求和变压器设 计，选择适当的开关频率 ，以提高变换器的效率。
输出滤波器的设计
1 2
电容类型
根据输出电压和电流的纹波要求，选择适当的输 出电容类型，如陶瓷电容、电解电容等。
电感类型
选择适当的输出电感类型，如铁氧体电感、绕线 电感等，以满足输出滤波需求。
详细描述
在断续导电模式下，反激变换器的开关管在每个周期的开始阶段短暂导通，然后关闭。当开关管关闭 时，磁芯中的能量通过变压器传递到输出端。随着磁芯中的能量逐渐减少，输出电压逐渐下降。在下 一个周期开始时，开关管再次导通，重新为磁芯提供磁化能量。
临界导电模式
总结词
临界导电模式是连续导电模式和断续导 电模式之间的过渡状态。在此模式下， 反激变换器的开关管在每个周期的某个 时刻关闭，以限制磁芯中的能量。
反激电源的工作原理
反激电源的工作原理反激电源是现代电子电路中经常使用的一种开关电源。
它是一种高效率、高可靠性、小尺寸、低成本的电源设计方案，常被用于各种电子设备的电源供给，例如电视机、计算机、工业控制器等。
反激电源的基本工作原理是通过高频开关器件把直流电能变换成高频脉冲电能，再通过功率变换器将高频电能转换成符合负载要求的直流电能。
反激电源的优点在于它可以承受大电流和高功率，同时也可以轻松的实现电压和电流的调节，使其在电源供给中具有良好的稳定性和适应性。
反激电源由基本元件、开关器件、功率变换器、输出滤波电路等几个部分组成，下面将对各部分的工作原理进行详解：1.基本元件基本元件是指反激电源中使用的主要电子元件，包括变压器、电感、电容等。
基本元件的作用是为反激电源提供能量储备和能量转移，同时也能实现电压或电流的升降调节。
其中，变压器是反激电源中最关键的基本元件之一，通过升高或降低交流电压来实现直流电压的升降调节。
电感和电容则主要用于实现电流和电压的平滑和稳定输出。
2.开关器件反激电源中使用的开关器件主要有场效应管、IGBT管、高压晶体管等，这些开关器件都能够实现高效的功率转换和电量控制，同时还能够在高功率负载下有效的保护整个电源系统。
开关器件的工作原理可以描述为：当开关器件处于导通状态时，电源输入的电流通过开关器件进入电感中储存能量；而当开关器件处于关断状态时，电感中的储存能量被释放，流向输出负载中，完成电源供给的工作。
3.功率变换器功率变换器是反激电源中实现高频脉冲电能转换为直流电能的核心部件，它由基本元件和开关器件组成。
功率变换器的最基本的工作原理就是利用高速开关器件，将高频信号转换为定幅值的脉冲，再通过基本元件进行整流、滤波等处理，最终输出符合要求的直流电源。
在功率变换器的工作中，反激电源采用换流式结构或谐振式结构，因此能够在高速开关状态下快速转换电源，实现高效的电源输出。
4.输出滤波电路输出滤波电路主要功能是通过滤波器将功率变换器所输出的脉冲波形进行滤波、平滑处理，在输出端口实现稳定、清洁的直流电源输出。
反激变换器工作原理
反激变换器
28
V in (min) D max (1 D max )
(V out V D )
NP NS
(10)
V in (max) D min V in (min) D max
(11)
i P (max)
NS
I out
N P 1 D min
1 V in (max) D min 2 f s LP
2 2
C
f
D max I out V out f s
(16)
反激变换器
14
此页之后的内容在讲完变压器电抗器设计之后才细讲。 Iin Vin IP UP IS D US Iout Cf 八. 元器件的选择 Vout 4.变压器的设计
A.选定磁芯材料和型式--- 根据工作频率,磁化形式,传输功率,线圈绕组的绕制等要求, 以及磁芯的磁化曲线,供货情况等来确定磁芯材料. B.确定磁芯型材的大小---Ae,AW,lm 由电流密度参数法,有
Iout Cf 八. 元器件的选择 Vout 4.变压器的设计 根据(20),确定磁芯的大小. 于是得到Ae,AW,lm
C.确定原副边匝数---NP,NS
由(6),(6‘)和(11) 确定
NP
V in (max) D min f s Ae B
(23)
NS
(V out (max) V D ) 1 D min f s Ae B
2 N P I in DB
(34)
B
S
反激变换器
24
Iin Vin
IP UP
IS D US
Iout Cf 八. 元器件的选择 Vout 4.变压器的设计 E.变压器磁芯气隙lg的确定 加气隙后的B - H曲线
反激式变换器原理设计与实用
反激式变换器原理设计与实用反激式变换器是一种常用的直流-直流转换器，主要用于将直流电压转换为不同电压级别的直流电压。
它采用单端开关转换器结构，其基本原理是通过周期性开关和储能元件（如电感或变压器）来实现电源和负载之间的能量转换。
1.绝缘变压器：反激式变换器中常使用绝缘变压器，这样可以实现输入和输出之间的电气隔离。
绝缘变压器将电源的直流电压通过变压器的绝缘耦合转换为高频交流电压。
2.开关元件：反激式变换器中使用开关器件（如MOSFET或IGBT）来周期性地开关电源与负载之间的连接。
开关器件的导通和截止状态可以通过控制器来调节，以实现控制电压输出。
3.能量传输和储存：当开关器件导通时，电源能量传输到负载，同时电感或变压器中储存大量能量。
当开关器件截止时，储存的能量通过二级储能电容释放给负载。
4.输出稳压：通过控制开关器件的导通比例和开关频率，可以实现输出电压的稳定。
通过反馈调节，可以使输出电压保持恒定。
1.输入电流和电压：确定输入电流和电压的范围，以满足负载需求。
2.输出电压和电流：确定输出电压和电流的需求，以满足负载的要求。
3.转换效率：转换效率是衡量变换器性能的重要指标，需要合理选择开关器件和电感的参数，以提高转换效率。
4.稳定性和纹波：稳定性是指输出电压在不同负载和输入电压条件下保持稳定。
纹波是指输出电压的波动，需要合理选择滤波电感和电容的参数，以降低纹波。
5.保护功能：反激式变换器需要具备过压、过流和短路等保护功能，以保护开关器件和负载免受损坏。
总而言之，反激式变换器通过开关器件和储能元件实现了电源和负载之间的能量转换，具有结构简单、转换效率高的特点。
它的设计需要考虑输入输出电压和电流的需求，转换效率、稳定性和纹波的要求，同时还需要具备保护功能。
反激式变换器在电源和电子设备中具有广泛应用前景。
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IS(ave) Iout
IS(rms) 11DIout ,
1 IS 1D Iout
(6)
6
NP NS
Iin
UP
US
Iout Vout
七. 磁通复位的关系
Vin LP
DTs
iP
V in Ds T iPLPN P( ) (6‘)
同理，可得
BS Bmin
Br
Imin
(V o uV tD )1 (D )T s iS L S N S ( ) (6“)
US(Vout VD) U S (rm ) s1 D U S1 D (V ou V tD ) (5) U S (a)v ( e 1 D ) U S ( 1 D )V o ( u V D t)
IS(rm)s 1DIS,IS(av)e(1D)IS 由(4)得 IS(1D )VoutV [1 o u2t(1D )V ]DIout
Flyback converter (反激变换器)
一、基本电路 由buck-boost推演而得.
特点:
1.电路简单,效率高; 2.输出电压纹波较大; 3.处理功率在150W以下; 4.应用于电压和负载调整率
要求不高的场合(6-10%); 5.小功率多组输出特别有效; 6.变压器工作原理与其他类型
的隔离变换器不同; 7.变压器铁芯必须加气隙.
Iin Vin
IP IS D Iout
UP
US Cf Vout
隔离变压器还起到了存储能量的作用 二次侧没有滤波电感器
反激变换器
1
二、开关Q开通工况
NP NS UP US
反激变换器
2
三、开关Q关断工况(磁通复位不到零)
NP NS UP US
BS
Bmin Br
B = Bmax - Bmin
Imin Imax Im
IP(rm)s DIP
IP(a v)e DIP
由(1)得
IP(rms)
1 D Iin
IP(ave) Iin
(3)
IP
1 D
I in
5
NP NS
Iin
UP
US
US,IS
反激变换器
Iout Vout
六. 输出端电流电压关系
P o u V o tI o u u tU S t( r) m I S ( rs ) m ( 1 sD ) I S V D (4)
Cf
DmaxIout Vo u t fs
(16)
反激变换器
13
Iin Vin
此页之后的内容在讲完变压器电抗器设计之后才细讲。
IP IS D Iout
八. 元器件的选择
UP
US Cf Vout
4.变压器的设计
A.选定磁芯材料和型式---
根据工作频率,磁化形式,传输功率,线圈绕组的绕制等要求, 以及磁芯的磁化曲线,供货情况等来确定磁芯材料.
iP(maxN N ) P S1ID om utin 1 2Vin(fm sLa D Px m)in(12)
11
NP NS UP US
八. 元器件的选择
2.整流二极管D
D所承受的电压为
UDRVoutN NPS Vin(max)
(13)
D所流过的最大电流为
ID iS(max) 1ID om uti n (V2 ofus L tV SD)(1D mi)n (14)
B.确定磁芯型材的大小---Ae,AW,lm 由电流密度参数法,有
AeAWkPIP(rmk)sW jkSIS(rm)s(17)
反激变换器
14
Iin Vin
IP IS D Iout
八. 元器件的选择
UP
US Cf Vout
4.变压器的设计
由(6‘),(6“)得到
kP
Vin D fsB
(18)
kS
(Vout VD)1(D) fsB
反激变换器
10
NP NS UP US
八. 元器件的选择 根据磁通复位要求, 我们有
反激变换器
V (i1n ( m D D m am x )i)n i nV (1 in ( m D D m im n)a)a x x(V ou tV D )N N P S(10) Vin(ma D x m )in Vin(mD inm ) ax (11)
Po
Pou(tVoutVD) Vout
(21)
显然，当
D
Pin2 时， Pin2 Po2
Ae A有W 极大值。忽略变压器损耗,取D=0.5,得
AeAW
PinPo 2kWjBsf
(22)
反激变换器
16
Iin Vin
IP IS D Iout
UP
US Cf Vout
八. 元器件的选择 4.变压器的设计
NP1Dmin 2 fsLP
反激变换器
8
NP NS UP US
八. 元器件的选择 1.开关器件Q
iP(max) iP(min)VLinPDTs
IP
反激变换器
9
NP NS UP US
八. 元器件的选择
1.开关器件Q
iP(max) IP12VLinPDTs
NS NP
1IoD ut 12VLinPDTs
反激变换器
3
四、开关Q关断工况(磁通复位到零)
NP NS
UP US
BS Br
B = Bmax - Br
Im(maxI)m
反激变换器
4
NP NS
Iin
UP
US
UP,IP
反激变换器
五. 输入端电流电压关系
Vout
P inV in IinU P(rm )IP s(rm ) s(1)
UP Vin UP(rm )s D UP D Vin (2) UP(av)eDP UDiV n
(19)
把(3),(5),(18),(19)代入(17),得
A eA WP i nD P ouk 1 W t j D B [V s(ofu V t D )/V DP IS D Iout
八. 元器件的选择
UP
US Cf Vout
4.变压器的设计
在(20)中，令
B = Bmax - Bmin
Imax Im
因为磁通复位，有 () ()
故 VinD(Vout VD)1(D) (7)
NP
NS
反激变换器
7
NP NS UP US
八. 元器件的选择
1.开关器件Q
Q所承受的电压为
UQVin(maxN N ) P S(Vout VD) (8)
Q所流过的最大电流为
IQ iP(max) NS Iout 1Vin(maD x)min (9)
反激变换器
12
Iin Vin
IP
IS D Iout
八. 元器件的选择
UP
US Cf Vout
3.滤波电容Cf
C所承受的电压为
UC Vout (15)
Cf的容量
1 2 C f( V o 2(u m t V a o 2 x (u m )) t i(I n S )Io) V uot( 1 u tD )T S