0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
会员中心
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

Flyback反激变换器在CCM模式的工作状态

松哥电源 来源:松哥电源 2024-09-12 10:28 次阅读

1、从BuckBoost到Flyback反激变换器

BuckBoost负压变换器最基本的电路结构如图1所示,如果把BuckBoost负压变换器功率MOSFET管和二极管移动到下面,电路工作状态和放在上面完全一样。

wKgZombiUeiAPTGtAAAXgb-myAY950.jpg

图1 BuckBoost负压变换器基本结构

wKgaombiUeiAXvoWAAAhBOplboA636.jpg

图2 功率MOSFET管和二极管放置在下端

在电感现有绕组二端并绕一个匝数完全相同的绕组,也就是双线并绕

(或者是相当于把原来绕组换成直径更粗的铜线

),二个绕组同名端放置在同一侧,它们共用磁芯,因此,内部磁场相同、电感的感值和功能都没有发生变化,仍然等效于一个单独的电感。当功率MOSFET管开通时,二个绕组同时激励;当功率MOSFET管关断时,二个绕组同时去磁。

wKgaombiUgOAcISwAAAlVlTvUHE308.jpg

图3 电感并绕二个绕组

然后,把二个绕组的连接断开,分开为初级绕组Np和次级绕组Ns,初级绕组NP和功率MOSFET管连接,次级绕组NS和二极管连接,如图4所示。

wKgZombiUgOASi-OAAAou118sII357.jpg

图4 电感二个绕组分开

功率MOSFET管开通时,绕组NP激磁,绕组NS不工作;功率MOSFET管关断,绕组NP不工作,绕组NP去磁,相当于二个绕组分担不同工作,一个激磁、一个去磁,电路总电流与绕组没有分开连接的电路的总电流仍然相同,只是电流在绕组中分配的方式不同。调整一下次级回路,把输出整流二极管和次级绕组同名端放到上面,如图5所示,这种结构组成了最基本的反激变换器。

wKgaombiUgOAF9VgAAAnjDDOMOw221.jpg

图5 反激变换器原理图

反激变换器的变压器工作方式和普通变压器不一样,工作时,电流不会同时流过二个绕组;而且,反激变压器具有储能和传输能量的双重作用。开关管导通时,初级绕组激磁,存储能量,次级回路不导通。开关管关断后,次级回路二极管导通,初级绕组存储的能量通过次级绕组去磁而向负载释放能量。

2、Flyback反激变换器连续工作模式CCM

初级NP与次级绕组NS使用不同匝数,匝比n=NP:NS,如图6所示,就是常用的最基本的反激变换器主电路。变压器初级激(励)磁电感为Lm,初级漏感为Llk,初级电感Lp=Lm+Llk。

wKgZombiUgOAdHQ9AAAmLUiTC38873.jpg

图6 反激变换器主电路

假定:反激变换器工作在稳定状态,变压器初级电感电流为iLpm,处于连续导通模式CCM状态,即:每一个开关周期开始时,电流iLp从一定的初始值ILp(min)开始激磁工作,每一个开关周期结束,电流iLp回到初始值ILp(min)。开关管Q、二极管D、Lp和滤波电容均为理想元件,滤波电容的电容值足够大,输入电压纹波和输出电压纹波都很小,输入电压Vin和输出电压Vo保持稳定不变,SW为开关管和变压器连接点,称为开关节点,电压为VDS。变压器初级绕组NP和次级绕组NS匝比为n:1,先忽略漏感。

wKgZombiULiAMaleAAAbNdDkWvU827.jpg

(a) 开关管Q开通

wKgaombiULiAaFldAAAb8aZZgxc621.jpg

(b) 开关管Q关断

图7 反激变换器CCM工作等效电路

(1)开关管Q开通,二极管D关断

当t=0时,iLp=ILp(min),开关管Q开通,二极管D的阳极电压为-Vin/n,阴极电压为Vo,二极管D两端电压反向偏置,处于截止;变压器初级电感Lp上方电压为Vin,下方为电压为0,VLp=Vin,加在电感两端电压为正向电压,电感激磁,iLp从初始值ILp(min)随时间线性增加,电感储存能量。

wKgaombiUgOAdFANAAAXOpNpXK8212.jpg

在t=ton时刻,开关管Q关断,iLp达到最大值ILp(max)。

wKgZombiUgOAA7_6AAAMPzkzUwU538.jpg

开关管Q导通期间,二极管D承受反向电压处于截止状态。此时,输入电源并不向输出负载传输能量,因此,输出负载Ro所需要的能量全部由输出电容Co提供。

(2)开关管Q关断,二极管D开通

开关管Q关断后,iLp不能突变,要保持原来大小和方向,iLp通过NP形成续流回路,电流在NP从下向上流过。根据同名端特性,电流从NP下方同名端流进,就要从NS上方同名端流出,因此,输出二极管D自然导通续流,次级绕组电流iNs从二极管D流过,二极管D两端电压处于正向偏置。忽略输出二极管的正向压降,次级绕组电压VNs=Vo,上正下负;VNs电压反射到初级绕侧,VNp= -n·Vo,VDS=Vin + n·Vo,加在变压器初级电感的电压方向上负下正,为反向电压,电感去磁,iLp从最大值ILp(max)随时间线性下降,电感向输出负载释放能量。

wKgaombiUgOAdWjcAAASgrNC7m0684.jpg

这一阶段时间起点从ton开始,当t=ton,iLp=ILp(max),得到:

wKgZombiUgOAOEkAAAAMqPeVXM0237.jpg

开关管Q保持关断时间为toff,在ton+toff=TS时刻,iLp电流从最大值ILp(max)降低到初始最小值ILp(min),开关管Q再次开通,上一个开关周期结束,下一个开关周期开始,重复以上过程,如此反复。

输出二极管D导通后,储存在变压器初级绕组(电感)能量通过变压器向输出负载释放能量。

3、电感电流连续导通模式CCM工作波形

电感电流连续导通模式CCM,相关参数的工作波形如图8所示,实际测量工作波形如图9所示。

wKgZombiUgOAJX09AAB_OfGdBtQ373.jpg

图8 反激变换器CCM波形

wKgaombiUgOAR2zQAADFILMT5XQ916.jpg

图9 反激变换器CCM实际测量工作波形

反激变换器开关管导通期间,输出电容Co放电,提供全部所需负载电流。开关端关断期间,输出电容Co充电,电感同时提供所需负载电流和电容充电电流。每个开关周期中,电容充放电过程满足电荷平衡。

4、反激变换器CCM模式相关参数计算

(1)输入电压Vin和输出电压Vo关系

反激变换器在连续导通模式CCM下稳态工作时,每个开关周期,根据变压器初级电感的伏秒值平衡,可以得到:

wKgZombiUgOAKsx9AAAPrA9D3gM005.jpg

反激变换器有变压器,输出可以升压,也可以降压。

(2)变压器电感电流纹波

变压器初级电感电流纹波为:

wKgaombiUgOAG7JTAAARk_p8tIk907.jpg

输入电流Iin等于开关管Q的电流平均值IQ:

wKgZombiUgOAB14jAAAMUqk1mPM371.jpg

输出电流Io等于输出二极管D的电流平均值ID:

wKgaombiUgOAV_6NAAAPyHLaDzs206.jpg

忽略变换器功率损耗,输入功率Pin等于输出功率Po。

wKgZombiUgOAQ1IIAAAP6qaNJWI001.jpg

(3)连续模式工作的最小变压器电感

输出负载电流为Io,对应输出梯形波斜边中点电流值Ioc为:

wKgaombiUgOATdRDAAAHhsyuPWs596.jpg

wKgaombiUgOAAAhoAAAkUyQmNyY157.jpg

图10 反激变换器CCM工作的电流波形

反射到初级梯形波斜边中点电流值Ipc为:

wKgZombiUgSAKNRQAAAKgNcGvnk239.jpg

保持反激变换器工作在连续模式,必须满足:

wKgaombiUgSANMiQAAAHbgpxQhA023.jpg

因此:

wKgZombiUgSAdezkAAAMSMLDxPg590.jpg

工作在连续工作模式反激变换器的变压器初级最小电感为:

wKgZombiUgSAcedMAAAc0QHmNt8832.jpg

连续工作模式变压器初级最小电感与输出负载相关,通常,不可能保证在整个输出负载变化的范围内,变换器都工作在连续模式,可以取30%-50%的最大输出负载电流值作为设计的临界点。

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • MOSFET
    +关注

    关注

    147

    文章

    7300

    浏览量

    214645
  • 变换器
    +关注

    关注

    17

    文章

    2110

    浏览量

    109641
  • Flyback
    +关注

    关注

    1

    文章

    42

    浏览量

    14995
  • 反激变换器
    +关注

    关注

    2

    文章

    146

    浏览量

    18304
  • CCM模式
    +关注

    关注

    0

    文章

    11

    浏览量

    2888

原文标题:Flyback反激变换器:基本结构及CCM工作原理

文章出处:【微信号:adlsong2016,微信公众号:松哥电源】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

收藏 人收藏

    相关推荐

    激变换器原理

    激变换器原理1.概述到目前为止,除了Boost 变换器和输出电压反向型变换器外,所有讨论过的变换器都是
    发表于 11-14 11:36

    激变换器

    大家好,我现在要设计一个电源,输入范围18-72,输出24,300w功率,实现输入输出全隔离。要实现升降压,所以想选择激变换器,现在有几个问题1、激变换器书上介绍只有
    发表于 12-04 18:31

    设计激变换器步骤Step1:初始化系统参数

    。而DCM 模式激变换器,输入到输出的电压增益是由占空比和负载条件同时决定的,这使得DCM 模式的电路设计变得更复杂。但是,如果我们DC
    发表于 07-20 08:08

    激变换器的设计步骤

    控制到输出的传递函数(即控制对象的传递函数)为:附录分别给出了CCM模式和DCM模式激变换器的功率级传递函数模型。NCP1015
    发表于 11-27 15:17

    大牛总结的激变换器设计笔记

    设计为例,主控芯片采用NCP1015。基本的激变换器原理图如图 1 所示,需要对输入输出进行电气隔离的低功率(1W~60W)开关电源应用场合,
    发表于 09-16 10:22

    连续电流模式激变压器的设计

    条件下变压工作连续电流模式(CCM),而在高输入电压,轻负载条件下变压又会
    发表于 09-28 07:07

    激变换器

    激变换器 基本原理激变换器断续模式激变换器
    发表于 04-24 08:59 29次下载

    激变换器不同工作模式时的稳态分析与设计

    摘要:分析了激变换器电感电流连续模式CCM)、临界连续模式、断续
    发表于 06-03 09:14 58次下载

    激变换器的稳态分析详细资料说明

    本文档的主要内容详细介绍的是激变换器的稳态分析详细资料说明包括了:1. 激变换器的三种负载形式,2.
    发表于 12-20 17:11 26次下载
    <b class='flag-5'>反</b><b class='flag-5'>激变换器</b>的稳态分析详细资料说明

    激变换器的稳态分析详细说明

    本文档的主要内容详细介绍的是激变换器的稳态分析详细说明包括了:1. 激变换器的三种负载形式 2.
    发表于 02-28 08:00 12次下载
    <b class='flag-5'>反</b><b class='flag-5'>激变换器</b>的稳态分析详细说明

    激变换器你会了吗?

    基本的激变换器原理图如图 1 所示,需要对输入输出进行电气隔离的低功率(1W~60W)开关电源应用场合,激变换器
    的头像 发表于 07-14 09:04 7113次阅读
    <b class='flag-5'>反</b><b class='flag-5'>激变换器</b>你会了吗?

    激变换器DCM与CCM模式的优缺点

    激变换器DCM与CCM模式的优缺点(罗马仕电源技术偏执狂价格)-激变换器DCM与
    发表于 08-31 15:18 78次下载
    <b class='flag-5'>反</b><b class='flag-5'>激变换器</b>DCM与<b class='flag-5'>CCM</b><b class='flag-5'>模式</b>的优缺点

    激变换器连续导通模式和断续导通模式工作原理

    激变换器连续导通模式和断续导通模式工作原理  激变换器
    的头像 发表于 10-18 15:38 2603次阅读

    激变换器的结构和工作原理

    激变换器Flyback Converter),也称为激式转换激式
    的头像 发表于 07-29 17:29 3778次阅读
    <b class='flag-5'>反</b><b class='flag-5'>激变换器</b>的结构和<b class='flag-5'>工作</b>原理

    Flyback激变换器的定义和工作原理

    Flyback激变换器,又称为激式转换激变换器
    的头像 发表于 09-12 11:30 2011次阅读