隔离型DC DC变换器

I1max
t
t
I 2 max
Uo L2
t
O
图1-29 反激电路的有 t
关波形
9
1.3.2 单端反激变换器
实用中注意的问题：
1） 不允许空载
因 U 0 U d tON
RL 2LpTs
，（式中RL是负载电阻，LP是高频变
压器原边的励磁电感），空载时，RL ，U0 ，有可能击穿
开关器件。
2） 不能在C之前加电感来增强滤波作用
Ud
iL L
uL
DC （a ）
Uo
io
uo Uo R（负
1
1．3 隔离型的直直变换器
原理及数量关系：（输出电流连续时）
S 导 通 时 ， 付 边 D1 通 ， D2 断 ， L 储 能 ，uL 左 + 右 - ， 大
小：
uL
N2 N1
U
d
U0
， iL 上升。
S关断时，通过D2续流，iL线性下降，uL左-右+， 大小：uL U0
器件耐压: Ud
适用场合:中小功率场合（几百W—几kW）。
7
1．3 隔离型的直直变换器
1.3.2 单端反激（或称回馈型换流器，ON-OFF方式）---
Flyback Converter 基本电路------由升降压型电路派生(S截止时向外送出
能量)
iS
S
Ud
uL iL
L
（a）
i1
C
R Uo
Ud
N1 N2 D2
T
S2
（a）
N2 N1
U
d
O tON
N1 N3 N2
Ud i1
i3
S
D3
iL
uL
D2
C
R uo
图1-24 实际单端正激变换电路图
U1
U1tON
N1 N3
U t3 rst
Ud
Ud
复位时间：
trst
N3 N1
tON
最大占空比：
D tON 1 tON trst 1 N3 N1
5
图126 实际 正激变换器 的波形图
u1
Ud
O
N1 N3
io
图1-28 单端反激式变换器电路
N1: N2
i2
D
C
S
（b）
R Uo
8
1.3.2 单端反激变换器
工作原理：S导通时，由于变压器付边感应
的电压使D反偏截止，变压器原边绕组储能， C为负载提供能量。
S截止时，变压器次级绕组向负载释放能量。
数量关系：（输出电流连续CCM时）
对于变压器原边，有：
N1 N3 N2
Ud i1
i3
S
D3
iL
uL
D2
C
R uo
图1-24 实际单端正激变换电路图
原理： 设N1=N3。S导通期间，D3截止，N3不起作用。
S关断时，原边电压反向，当反向电压达到Ud时，Ｄ３导通， 并将反相电压限制在Ud , 这样S截止时反压是2 Ud 。
3
1．3 隔离型的直直变换器
磁心复位：开关S开通后，变压器的励磁电流im由零开始，随
着时间的增加而线性的增长，直到S关断。S关断后到下一次再 开通的一段时间内，必须设法使励磁电流降回零，否则下一个 开关周期中，励磁电流将在本周期结束时的剩余值基础上继续 增加，并在以后的开关周期中依次累积起来，变得越来越大， 从而导致变压器的励磁电感饱和。励磁电感饱和后，励磁电流 会更加迅速的增长，最终损坏电路中的开关元件。因此在S关 断后使励磁电流降回零是非常重要的，这一过程称为变压器的 磁心复位。
过程：开关S关断后，变压器励磁电流通过Ｎ3绕组和Ｄ３流
回电源，并逐渐线性的下降为零。从S关断到Ｎ3绕组的电流下
降到零所需的时间trst由式
trst
N3 N1
tON
给出。S处于断态的时
间必须大于trst，以保证S下次开通前励磁电流能够降为零，使
变压器磁心可靠复位。
4
图1.25 磁芯复位原理
i2 D1
进入稳态后，电感电压在一个周期内的积分为0，即
(
N2 N1
U
d
U0 )tON
U t0 OFF
整理得： U0 N2 D D
缺点： Ud N1
N
，式中 N=N1/N2
S容易击穿;
变压器存在直流分量，容易饱和。 2
1．3 隔离型的直直变换器
2. 改进型电路之一：增加去磁绕组N3
i2 D1
1．3 隔离型的直直变换器
1.3.1 正激变换器（或称前馈型换流器，ON-ON方式）---
Forward Converter 1．基本电路------开关导通期间向外送出能量，由BUCK电路
派生。
D1
N1
N2
L iL
uL
D2
C
R uo
Ud S
图1-23 理想的单端正激变换电路
iS S
Ud u1
u1
10
1.3.2 单端反激变换器
实用中注意的问题：
3）采用双反激电路：减小开关器件承受电压并实现磁心复位 采用多个Flyback并联：以提高输出功率
双反激电路
两个Flyback
11
1.3.3 推挽型(Push-pull)变换器
电路结构：如图
特点： S1、S2交替导通，不能
同时导通,每个开关的占空比不能超过
U d tON
N1 N2
U t0 OFF
整理得： U0 D
式中 N=N1/N2
Ud N (1 D)
器件耐压：U d
缺点：
NU0
Ud 1 D
S容易击穿;
变压器存在直流分量，容易饱和。
uN1
Ud
O
N1 N2
Uo
t
t on
t off
TS
uS
Ud
N1 N2
Uo
iO Ud t
1 L1
O i2
I 2 max
原因：电感L具有阻止流过它的电流发生突变的性能，即它对 突变电流呈现无限大的阻抗。因此，在T止、D通的瞬间，L 相当于一个无限大的阻抗，它和RL串联接至高频变压器的付 边，折算到高频变压器的原边，使原边电感的阻抗也趋向无 限大，结果在高频变压器的原边产生一个很高的电势，从而 可能导致在关断状态的开关管或高频变压器原边绕组的绝缘 击穿。
50%。
对L：
（
N N
2 1
Ud-U
0）
U（o TS/2-ton）
数据关系：
N=N1/N2
U0 2D ， Ud N
耐压(较高)：S1通、S2断时，US2=2Ud;
S2通、S1断，US1=2Ud;
优点：因S1、S2共地，驱动电路设计简
单。
Ud
S1
u oi
D1
iL
Io
N1 N2
L
uoi
C
R U0
Ud
t
trst
t on
t off
TS
uS
Ud
N1 N3
Ud
Ud
O
u2
t
O
N2 N1
Ud
Uo
t
iS
O
im
t
O
t
iL
O
t
6
1．3 隔离型的直直变换器
3． 改进型电路之二：双正激电路
S1 Ud
D3
D1
L
uL
N1
N2
D2
C
D4
S2
R uo
图1-27 双管单端正激变换器电路
特点：S１和S２同时导通和关断，Ｄ３和Ｄ４为嵌位二极管，它们 在开关管关断时导通，从而把开关管的反向电压嵌位在Ud上; 且励 磁电流通过二极管回馈到电源，从而取消了去磁绕组。