正激式变换器工作原理
正激变换器
41
如果电感电流小于临界电流，或电感值过小， 工作在DCM状态。 断续时，占空比不仅与输入电压有关，还和输 出负载电流有关 对于反馈闭环控制而言，DCM和CCM均能达 到稳定输出要求 CCM控制中有两个极值（二阶系统），DCM 控制中有一个极值
40
断续工作模态分析
ICE IL0 ID1 ID2 ID3 IC0
25
电路分析方法
分段线性分析方法，将电路分为两种工作状态
26
Q导通时
Q截止时
变压器副边电压：
根据等效电路图有：
VN 2 = VL 0 + V0 =L
diL 0 dt
diL 0 0 dt
VL 0 + V0 = 0
+ V0
=
VN 2 −V0 L0
L0
即： diL 0 dt
diL 0 dt
+ V0 = 0
49
8
电压应力分析（Q）
电流应力分析（Q）
晶体管关断磁复位时，Q上承受最大电压为
晶体管的电流最大值为
I QI (max) = ( =( ∆I N2 )( I o + ) + 磁化电流I m N1 2 DT V N2 ∆I )( I o + ) + s I N1 2 L1
UQ = Ui + U = Ui + Ui
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工程设计上，有时外加如图电容起到箝位作 用。 电容参数设计需注意，如果过大，会将输入纹 波引到输出侧 变压器的设计需要考虑绝缘要求，尤其在高压 输入场合 所以将N1和N3分绕 在不同平面，既减小 电压应力，也起到电 压箝位作用
有源钳位正激变换器的理论分析和设计方法,有源钳位,正激变换器.
有源钳位正激变换器的理论分析和设计方法，有源钳位，正激变换器，零电压软开关1引言单端正激变换器拓扑以其结构简单、工作可靠、成本低廉而被广泛应用于独立的离线式中小功率电源设计中。
在计算机、通讯、工业控制、仪器仪表、医疗设备等领域，这类电源具有广阔的市场需求。
当今，节能和环保已成为全球对耗能设备的基本要求。
所以，供电单元的效率和电磁兼容性自然成为开关电源的两项重要指标。
而传统的单端正激拓扑，由于其磁特性工作在第一象限，并且是硬开关工作模式，决定了该电路存在一些固有的缺陷：变1引言单端正激变换器拓扑以其结构简单、工作可靠、成本低廉而被广泛应用于独立的离线式中小功率电源设计中。
在计算机、通讯、工业控制、仪器仪表、医疗设备等领域，这类电源具有广阔的市场需求。
当今，节能和环保已成为全球对耗能设备的基本要求。
所以，供电单元的效率和电磁兼容性自然成为开关电源的两项重要指标。
而传统的单端正激拓扑，由于其磁特性工作在第一象限，并且是硬开关工作模式，决定了该电路存在一些固有的缺陷：变压器体积大，损耗大；开关器件电压应力高，开关损耗大；dv/dt和di/dt大，EMI问题难以处理。
为了克服这些缺陷，文献[1][2][3]提出了有源钳位正激变换器拓扑，从根本上改变了单端正激变换器的运行特性，并且能够实现零电压软开关工作模式，从而大量地减少了开关器件和变压器的功耗，降低了dv/dt和di/dt，改善了电磁兼容性。
因此，有源钳位正激变换器拓扑迅速获得了广泛的应用。
然而，有源钳位正激变换器并非完美无缺，零电压软开关特性也并非总能实现。
因而，在工业应用中，对该电路进行优化设计显得尤为重要。
本文针对有源钳位正激变换器拓扑，进行了详细的理论分析，指出了该电路的局限性，并给出了一种优化设计方法。
2正激有源钳位变换器的工作原理如图1所示，有源钳位正激变换器拓扑与传统的单端正激变换器拓扑基本相同，只是增加了辅助开关Sa（带反并二极管）和储能电容Cs，以及谐振电容Cds1、Cds2，且略去了传统正激变换器的磁恢复电路。
正激变换器
Dm in
N1 N2
Uo U dm a x
0.33
Rm a x
Uo Io min
50
设计方法*
电感电流连续： L 1 (1 D)RT
2
极限状态满足要求：
L
1 2
(1
Dmin)RmaxT
L 0.00017H 0.17mH
与Buck电路类似，电感最大峰值电流、最大有效值电流为：
I Lpkmax
正激变换器（Forward Converter）
电感电流连续模式（CCM）下工作参数分析
稳态工作时电感伏秒平衡，有：
( N2 N1
Ud
Uo )DT
Uo (1
D)T
0
Uo
D
N2 N1
Ud
上式表明：正激DC-DC变换电路的输出电压平均值和Buck
电路一样与D成正比，不同的是还与匝数有关。
为避免变压器饱和，每个开关周期内磁路必须复位，即
Io
其中：Iin为输入平均电流（直流电流），Io为输出直流电流，
D为占空比 ，Ud为输入直流电压，Uo 为输出直流电压
正激电路电感电流连续的临界条件
输出电流大于临界连续时电感平均电流，有： 1 1 (1 D)T
R 2L
即： L 1 (1 D)R
2f
——LC滤波器设计约束条件之一
正激变换器（Forward Converter）
CCM状态下主电路主要参数关系
电感 电感电流连续条件： L 1 (1 D)RT
2
电感电流有效值： ILrms Io
电感电流峰值： I Lpk
Io
1 2
I Lpp
电感电流脉动峰峰值：
电容
正激式PWM DC-DC转换器
正激式PWM DC/DC转换器
正激隔离式转换器没有非隔离式转换器与之对应，可以用以下的方法
构成。
（1）Buck转换器的开关管和开关二极管之间，并联一个电感，再串联
一个二极管，构成一个虚拟的无变压器电路，如图（a）所示。
为了使电感能量有释放的通道，在电感上加了一个耦合线圈和一个二极管。
如图（a）所示
的电路并没有实际意义，因为在理想情况下，变压器的输出电压等于输人电压。
本节画出这个电路，只是为了使分析系统化。
如图正激式转换器的构成过程
（2）用一个变压器代替如图（a）中的电感L1，就得到了正激式转换器的构成，如图（b）所示。
正激式转换器的变压器次级串接一个整流二极管D1，并联一个续流二
极管砀，输出经L、C滤波器到负载。
正激式转换器的工作原理与Buck转换
器相似。
如图（b）所示，当主开关S导通时，变压器次级整流二极管D1导通，续流二极管D2关断，直流电源功率通过变压器传送到负载，同时滤波电感L 储能；主开关S关断时，次级整流二极管D1关断，续流二极管D2导通，滤
波电感上的能量向负载释放。
正激式转换器的主要问题是需要另加磁复位（Reset）措施。
一种复位措施是在磁心上另加一个绕组（第三个绕组），匝数为W3如图（b）所示，称做
磁复位绕组。
绕组W3的极性与初级绕组W1相反，一般M3=W1。
W3与整流二极管串联后并接于直流输入电源Ui的正极上。
开关S导通时，W3回路中
二极管D3阻断，没有电流流过，磁心从原始磁状态被励磁（或称磁化）。
有源钳位正激电源变换器的工作原理及优势
有源钳位正激电源变换器的工作原理及优势有源箝位正激电源变换器的工作原理及优势— Bob Bell, 美国国家半导体公司电源应用工程师对设计人员来说，有源箝位正激变换器有很多优点，现在正得到广泛应用。
采用正激结构的电源变换器是高效率、大功率应用（50W 至 500 W范围）的出色选择。
虽然正激结构的普及有各种各样的原因，但设计者主要青睐的是它的简捷、性能和效率。
正激变换器来源于降压结构。
两者之间的主要区别是：正激结构变压器的输入地和输出地之间是绝缘的，另外它还有降压或升压功能。
正激结构中的变压器不会象在对称结构（如推挽、半桥和全桥）中那样，在每个开关周期内进行自复位。
正激功率变换器中使用了一些不同的复位机制，它们各有自己的优点和挑战。
对设计者而言，有源箝位正激变换器具有诸多的优点，因此现在这个拓扑被广泛应用。
图1：降压和前向拓扑结构图 1 显示了降压和正激转换器之间的相似之处。
注意两种变换功能的唯一区别是在正激变换功能中，匝数比(Ns/Np)这一名词所包含的内容。
Ns 和 Np 分别为次级匝数和初级匝数，均绕在变压器磁芯上。
图2 显示了一个变压器模型，其中包括与初级绕组并联的“励磁电感”（Lm）。
这个励磁电感可以在次级绕组开路状态下在初级端子处测量。
励磁电感中的电流与磁芯中的磁通密度成正比。
确定尺寸的某种磁芯只能支持到某个磁通密度，然后磁芯就会进入饱和。
当磁芯饱和时，电感量会急剧下降。
变压器模型中另外一个部分是与初级绕组串联的“漏感”（LL）。
漏感可以在次级绕组短路情况下在初级端子处测量。
这一名称表示杂散的初级电感，它不会耦合到次级。
图2 转换模式有源箝位电路的工作图3a 图3b图3c图 3a 到 3c 表示了有源箝位正激电源转换器的主要工作步骤。
在时刻t0 时，主功率开关（Q1）导通，在变压器初级施加一个VIN。
变压器次级绕组电压为VIN x Ns/Np。
此时的初级电流包括两个部分：来自输出电感的映射电流(IL x Ns/Np)；以及在激磁电感（Lm）中上升的电流。
开关电源原理与设计(七)-正激式变压器开关电源
开关电源原理与设计（七）-正激式变压器开关电源中心议题：介绍正激式变压器开关电源正激式变压器开关电源的优缺点正激式变压器开关电源电路参数的计算正激式开关电源变压器初级线圈匝数的计算变压器初、次级线圈匝数比的计算正激式变压器开关电源正激式变压器开关电源输出电压的瞬态控制特性和输出电压负载特性，相对来说比较好，因此，工作比较稳定，输出电压不容易产生抖动，在一些对输出电压参数要求比较高的场合，经常使用。
正激式变压器开关电源工作原理所谓正激式变压器开关电源，是指当变压器的初级线圈正在被直流电压激励时，变压器的次级线圈正好有功率输出。
图1-17是正激式变压器开关电源的简单工作原理图，图1-17中U i是开关电源的输入电压，T是开关变压器，K是控制开关，L是储能滤波电感，C是储能滤波电容，D2是续流二极管，D3是削反峰二极管，R是负载电阻。
在图1-17中，需要特别注意的是开关变压器初、次级线圈的同名端。
如果把开关变压器初线圈或次级线圈的同名端弄反，图1-17就不再是正激式变压器开关电源了。
我们从（1-76）和（1-77）两式可知，改变控制开关K的占空比D，只能改变输出电压（图1-16-b中正半周）的平均值Ua ，而输出电压的幅值Up不变。
因此，正激式变压器开关电源用于稳压电源，只能采用电压平均值输出方式。
图1-17中，储能滤波电感L和储能滤波电容C，还有续流二极管D2，就是电压平均值输出滤波电路。
其工作原理与图1-2的串联式开关电源电压滤波输出电路完全相同，这里不再赘述。
关于电压平均值输出滤波电路的详细工作原理，请参看“1-2．串联式开关电源”部分中的“串联式开关电源电压滤波输出电路”内容。
正激式变压器开关电源有一个最大的缺点，就是在控制开关K关断的瞬间开关电源变压器的初、次线圈绕组都会产生很高的反电动势，这个反电动势是由流过变压器初线圈绕组的励磁电流存储的磁能量产生的。
因此，在图1-17中，为了防止在控制开关K关断瞬间产生反电动势击穿开关器件，在开关电源变压器中增加一个反电动势能量吸收反馈线圈N3绕组，以及增加了一个削反峰二极管D3。
谐振复位双开关正激变换器
谐振复位双开关正激变换器CATALOGUE目录•引言•谐振复位双开关正激变换器的工作原理•控制电路与驱动设计•变换器的性能评估•变换器的应用案例与比较•总结与展望引言CATALOGUE 01定义与特性类型与分类谐振复位双开关正激变换器概述工作原理应用领域工作原理和应用领域目的本报告旨在详细介绍谐振复位双开关正激变换器的工作原理、特性、应用领域等方面的内容，为读者提供全面的了解和参考。
结构本报告首先介绍谐振复位双开关正激变换器的概述和工作原理，然后分析其特性、性能优势以及应用领域，最后总结报告内容并展望未来发展趋势。
本报告的目的和结构谐振复位双开关正激变换器的工作原理CATALOGUE02工作模式说明工作模式1在输入电压的正半周，开关管Q1导通，谐振电容Cr与主变压器Tr的原边绕组Lp1谐振，将能量传递到副边，同时给输出电容Co充电，为输出负载提供能量。
工作模式2在输入电压的负半周，开关管Q2导通，谐振电容Cr与主变压器Tr的原边绕组Lp2谐振，同样将能量传递到副边，维持输出电压稳定。
开关管Q1、Q2谐振电容Cr主变压器Tr输出整流二极管D1、D2关键元器件及其功能输入电压波形为正弦波，经过全桥整流后得到脉动的直流电压。
为具有一定死区的互补PWM波，用于控制开关管的导通与关断。
在开关管导通期间，谐振电容电压近似为正弦波；在开关管关断期间，谐振电容通过主变压器原边绕组放电。
在开关管导通期间，原边绕组电流逐渐上升；在开关管关断期间，原边绕组电流通过谐振电容放电回路逐渐减小。
根据负载情况和输出电压要求，副边绕组电压电流波形会有所不同，但总体上呈现稳定的直流特性。
工作波形和电压电流特性开关管驱动波形原边绕组电流波形副边绕组电压电流波形谐振电容电压波形控制电路与驱动设计CATALOGUE03010203调制方式选择控制策略及实现方法软开关技术控制算法设计变换器的性能评估CATALOGUE04评估方法通过对变换器输出波形进行观测和分析，可以判断其工作稳定性和效率。
双管正激变化器的工作原理
双管正激变化器的工作原理双管正激变化器（Push-Pull Converter）是一种常见的电力电子变换器，可以将直流电能转换为交流电能，通常用于电源供应、驱动电机等场合。
它采用两个互补的开关管对输入电压进行切换，通过周期性的切换来实现直流至交流的转换。
双管正激变化器的工作原理如下：首先，输入电压通过输入电感和滤波电容进行滤波，得到平滑的直流电压。
然后，这个直流电压被输入到双管正激变化器的控制电路中。
控制电路会根据输出负载的需求，控制两个开关管的导通和关断。
当控制电路将一个开关管导通时，另一个开关管则关断。
这样，交替地切换两个开关管，就可以实现正激变化器的工作。
在正激变化器的一个工作周期内，有两个状态：导通状态和关断状态。
在导通状态下，一个开关管导通，另一个开关管关断，此时输入电压通过导通的开关管流入负载。
在关断状态下，两个开关管都关断，此时负载的电流通过输出电感和输出电容维持。
这样，双管正激变化器通过周期性的切换，在输出端产生了一个类似交流电的电压。
双管正激变化器的工作原理可以用以下步骤详细描述：1. 导通状态：当一个开关管导通时，它的导通电阻很小，电流可以流经它。
同时，另一个开关管关断，其导通电阻很大，电流无法流经它。
因此，输入电压通过导通的开关管流入负载。
2. 关断状态：当两个开关管都关断时，它们的导通电阻都很大，电流无法流经它们。
此时，负载的电流会通过输出电感和输出电容维持。
输出电感会储存能量，而输出电容则起到滤波作用，使输出电压更加稳定。
3. 切换过渡：当一个开关管由导通状态切换到关断状态时，由于其导通电阻的变化，会产生一个反向电压。
为了保护开关管，通常会在开关管上串联一个反向二极管，用于接收这个反向电压。
这个二极管被称为“自由轮”二极管，它的作用是提供一个回路，使反向电压能够顺利流回输入电源。
双管正激变化器的工作原理可以简化为以下几个关键步骤：输入电压滤波、开关管导通、开关管关断、自由轮二极管工作。
正激变换器和反激变换器的特性
正激变换器和反激变换器的特性正激变换器和反激变换器正激变换器磁性元件的设计正激变换器磁性元件除了变压器外，还有⼀个电感器，即扼流圈(输出电感)。
⼀般的资料上都是从变压器开始算起的，但本⼈认为应该从电感器开始算起⽐较好，这样⽐较明了，思维可以⽐较清楚。
因为正激变换器起源于BUCK变换器，⽽BUCK变换器，其功率的⼼脏是储能电感，因此，正激变换器的功率⼼脏是扼流圈，⽽不是变压器，变压器只有负责变电压，并没有其它的功能，功率传输靠得是电感。
当然⼀般书上从变压器算起，也未尝不可，但这样算，思路不是很明确，也不容易让读者理解。
双管正激变换器⼯作特点a、在任何⼯作条件下，为使两个调整管所承受的电压不会超过Vs+Vd (Vs：输⼊电压;Vd:D1、D2的正向压降，)，D1、D2必须是快恢复管(当然⽤恢复时间越短越好，我在实际设计和调试中多使⽤MUR460)。
b、在与单端正激变换器相⽐，⽆需复位电路，有利于简化电路和变压器设计;功率器件可选择较低的耐压值;功率等级也会很⼤，据我所知现在很多⼤功率等级的通信电源及电⼒操作电源都选⽤了这种电路。
c、两个调整管⼯作状态⼀致，同时处通态或断态。
我个⼈建议在⼤功率等级电源中选⽤此种电路，主要是调整管好选，⽐如IRFP460、IRFP460A等调整管即可。
正激变换器输出电感计算单端正激、双管正激、半桥、推挽、全桥、BUCK等电路设计⽅法相同。
我实际设计和调试中⼀般仅以公式计算值作参考，适当的可以调整匝数以达到最佳状态(我个⼈认为)。
单端反激变换器设计1、反激变换器电路拓扑图图单端反激变换器2、反激变换器电路原理其变压器T1起隔离和传递储存能量的作⽤，即在开关管Q开通时Np储存能量，开关管Q 关断时Np向Ns释放能量。
在输出端要加由电感器Lo和两Co电容组成⼀个低通滤波器（没有也可以），变压器初级需有Cr、Rr和Dr组成的RCD漏感尖峰吸收电路。
输出回路需有⼀个整流⼆极管D1。
双管正激变换器21变换器电路的结构及其工作原理在工作中
第二章双管正激变换器2.1 变换器电路的结构及其工作原理在工作中，当变换器电路中只有一个开关管时，则其承受的电压较高，容易被击穿，为了解决这个问题，可以采用两个晶体管串联起来当作一个管子用，从而能够提高电路承受电压的能力。
这在能够承受高耐压晶体管较少的时期不失为一种常用的方法。
如果，再加上D1、D2两个二极管( 如图1 所示) ，组成了双管正激变换电路拓扑。
由于目前工艺水平，MOSFET 管的工作电压不能太高，400V 左右的管子价格较相对低廉，应用在图 1 双管正激电路比较适合; 图中二极管D1、D2导通时限制了FET1、FET2关断时所受的反压，开关MOS 管承受电压为Vs + VD，由于DC/DC 变换器输入的直流电压是通过220V 市电整流获得( 约为310V 左右) 的，所以，Vs均在400V 以下。
因此，图1 所示双管正激电路具有可靠性高、造价低的优点，在煤矿井下通讯、交通及航天等领域得到广泛的应用。
FET1、FET2同时导通或同时关断。
在导通时，电源电压Vs加到变压器T 的原边绕组上。
在稳态下，由于上一周期工作时，电感线圈L1已建立的电流，通过D4导通，构成了负载I0的续流电路。
新周期开始，副边绕组由于原边绕组FET1、FET2的导通有了感应电动势。
副边绕组、二极管D3很快建立电流，其速度受制于变压器和副边电路的漏电感。
因为在导通瞬间L1上流过的电流IL保持不变，所以，由于D3的电流建立，二极管D4的电流必随之等同地快速减小。
当D3中的正向电流增加到原先流过D4的电流值时，D4则转为关断。
而且L1的输入端( A 点) 电压将增加到副边线圈电压V's( 减去VD3) 。
与此同时开始了正激能量传递状态。
前面的动作只占整个传递期间非常小的部分，其大小依漏感而定。
一般电流在1μs 内就建立。
但是，在低电压大电流传递时，漏感影响电流的建立非常明显，甚至大到占了全导通期间的相当比例，这时，就影响了能量的传递。
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正激式变换器工作原理
正激式变换器（Forward Converter）是一种常见的开关电源拓扑结构，广泛应用于电力电子领域。
它具有高效率、高稳定性以及较小的尺寸和重量等优点，在各种应用场合中都有着重要的地位。
本文将从工作原理的角度对正激式变换器进行详细介绍。
正激式变换器的工作原理如下：首先，输入电源将直流电压转换为交流电压，并通过变压器的绕组输入到开关管的驱动电路中。
开关管会根据控制信号的输入情况，周期性地打开和关闭，从而控制输入电源的输出。
当开关管打开时，输入电压通过变压器的绕组传递到输出负载上；当开关管关闭时，输出负载上的电流会通过变压器的绕组产生电磁感应，形成反馈信号，再经过滤波电路输出到控制电路，控制电路根据反馈信号调整开关管的状态。
正激式变换器的主要特点是能够实现电源的隔离，通过变压器的绕组可以实现输入电压和输出电压的转换。
具体来说，当开关管打开时，输入电压经过变压器的绕组传递到输出负载上，此时变压器的绕组处于磁场储能阶段；当开关管关闭时，输出负载上的电流会通过变压器的绕组产生电磁感应，形成反馈信号，再经过滤波电路输出到控制电路，控制电路根据反馈信号调整开关管的状态。
通过这种方式，正激式变换器能够实现输入电压和输出电压的隔离，并且能够提供稳定的输出电压。
在正激式变换器的工作过程中，控制电路起着重要的作用。
控制电
路可以根据输出电压的变化情况来调整开关管的状态，以保持输出电压的稳定性。
常见的控制方法有脉宽调制（PWM）和脉冲频率调制（PFM）等。
在脉宽调制中，控制电路会根据输出电压的大小来调整开关管的通断时间，以保持输出电压在一定范围内的稳定。
在脉冲频率调制中，控制电路会根据输出电压的变化速率来调整开关管的开关频率，以保持输出电压的稳定。
除了控制电路，正激式变换器还包括驱动电路和保护电路等。
驱动电路用于控制开关管的通断，保证开关管能够按照预定的频率和占空比进行工作。
保护电路用于监测和保护系统的安全性，例如过流保护、过压保护和短路保护等。
这些电路的设计和实现都对正激式变换器的性能和可靠性有着重要的影响。
正激式变换器是一种常见的开关电源拓扑结构，在电力电子领域有着广泛的应用。
通过控制电路的调节，它能够实现输入电压和输出电压的隔离，并提供稳定的输出电压。
同时，驱动电路和保护电路的设计也对正激式变换器的性能和可靠性具有重要的影响。
正激式变换器的工作原理非常复杂，需要综合考虑各种因素，但只有在理解了其工作原理的基础上，才能更好地进行设计和应用。