经典反激式开关电源设计总结.pdf

经典反激式开关电源设计总结--经典反激式开关电源设计总结前言对一般变压器而言原边绕组的电流由两部分组成一部分是负载电流分量它的大小与副边负载有关；当副边电流加大时原边负载电流分量也增加以抵消副边电流的作用。另一部分是励磁电流分量主要产生主磁通在空载运行和负载运行时该励磁分量均不变化。励磁电流分量就如同抽水泵中必须保持有适量的水一样若抽水泵中无水它就无法产生真空效应大气压就无法将水压上来水泵就无法正常工作；只有给水泵中加适量的水让水泵排空才可正常抽水。在整个抽水过程中水泵中保持的水量又是不变的。这就是励磁电流在变压器中必须存在并且在整个工作过程中保持恒定。正激式变压器和上述基本一样初级绕组的电流也由励磁电流和负载电流两部分组成；在初级绕组有电流的同时次级绕组也有电流初级负载电流分量去平衡次级电流激励电流分量会使磁芯沿磁滞回线移动。而初次级负载安匝数相互抵消它们不会使磁芯沿磁滞回线来回移动而励磁电流占初级总电流很小一部分一般不大于总电流10％因此不会造成磁芯饱和。反激式变换器和以上所述大不相同反激式变换器工作过程分两步：第一：开关管导通母线通过初级绕组将电能转换为磁能存储起来；经典反激式开关电源设计总结--经典反激式开关电源设计总结--第二：开关管关断存储的磁能通过次级绕组给电容充电同时给负载供电。可见反激式变换器开关管导通时次级绕组均没构成回路整个变压器如同仅有一个初级绕组的带磁芯的电感器一样此时仅有初级电流转换器没有次级安匝数去抵消它。初级的全部电流用于磁芯沿磁滞回线移动实现电能向磁能的转换；这种情况极易使磁芯饱和。磁芯饱和时很短的时间内极易使开关管损坏。因为当磁芯饱和时磁感应强度基本不变dB/dt近似为零根据电磁感应定律将不会产生自感电动势去抵消母线电压初级绕组线圈的电阻很小这样母线电压将几乎全部加在开关管上开关管会瞬时损坏。由上边分析可知反激式开关电源的设计在保证输出功率的前提下首要解决的是磁芯饱和问题。如何解决磁芯饱和问题？磁场能量存于何处？将在下一篇文章：反激式开关电源变压器设计的思考二中讨论。反激式开关电源设计的思考二---气隙的作用经典反激式开关电源设计总结--经典反激式开关电源设计总结--“反激式开关电源设计的思考一”文中分析了反激式变换器的特殊性防止磁芯和的重要性那么如何防止磁芯的饱和呢？大家知道增加气隙可在相同ΔB的情况下ΔIW的变化范围扩大许多为什么气隙有此作用呢?由全电流定律可知:由上例可知同一个磁芯在电流不变的条件下仅增加1mm气隙加气隙的磁感强度仅为不加气隙的磁感应强度的4.8%看来效果相当明显。加了气隙后是否会影响输出功率呢？换句话说加了气隙变压器还能否储原来那些能量呀？看一下下面的例子就知道了：在“思考一”一文中已讨论过当开关管导通时次级绕组均不构成回路此时变压器象是仅有一个初级绕组带磁芯的电感器一样母线将次级需要的全部能量都存在这个电感器里。如下图1就是一个有气隙的电感器：经典反激式开关电源设计总结--经典反激式开关电源设计总结--图1表示一个磁芯长为lm气隙长为lg截面积为Ae的磁芯在其上绕N匝线圈当输入电压为Ui时输入功率为Wi：6式右边的积分为图2中阴影部分面积A即就是说：磁场能量的大小等于磁化曲线b和纵轴所围成的面积大小。图1中假定磁路经典反激式开关电源设计总结--经典反激式开关电源设计总结--各部分的面积相等磁芯各部分的磁场强度为Hm气隙部分的磁场强度为Hg由全电流定律得：11式右边第一项是磁芯中的磁场能量第二项是气隙部分的磁场能量分别用Wi和Wg表示；那么：经典反激式开关电源设计总结--