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[导读]正激式电路,主要元器件为变压器、半导体开关、电感、续流二极管、电容,开关管断开和闭合两种情况.

隔离型开关变换器拓扑

正激式电路(电流连续模式-CCM)

正激式电路,主要元器件为变压器、半导体开关、电感、续流二极管、电容,开关管断开和闭合两种情况,如图所示:


正激式电路(电流连续模式-CCM)的设计

正激式电路计算公式如下:


正激式电路(电流连续模式-CCM)的设计

变压器的作用:输入、输出隔离,变压

正激电路的正激式变压器激励电感足够大

正激电路是Buck电路的隔离形式

在电流连续模式,输出电压、电流与电感和频率无关

正激式电路工作波形,如图所示:


正激式电路(电流连续模式-CCM)的设计

正激式电路(电流断续模式-DCM)

正激式电路,主要元器件为变压器、半导体开关、电感、续流二极管、电容,开关管断开和闭合两种情况,如图所示:


正激式电路(电流连续模式-CCM)的设计

正激式电路计算公式如下:


正激式电路(电流连续模式-CCM)的设计

如果负载变轻,则电感电流中断,进入断续模式

电感电流断续将使得输出电压升高

减小电感、降低频率和减轻负载都可能使电路进入DCM

正激式电路工作波形,如图所示:


正激式电路(电流连续模式-CCM)的设计

反激式电路(电流连续模式)

反激式电路,主要元器件为变压器、半导体开关、续流二极管、电容,开关管断开和闭合两种情况,如图所示:


正激式电路(电流连续模式-CCM)的设计

反激式电路计算公式如下:


正激式电路(电流连续模式-CCM)的设计

反激电路看似没有储能电感,实际上变压器的激磁电感起了储能的作用,所以反激变压器需要气隙

在换流瞬间,磁链不变,即安匝不变

反激电路是Buck-Boost电路的隔离形式

反激式电路(电流断续模式)

反激式电路,主要元器件为变压器、半导体开关、续流二极管、电容,开关管断开和闭合两种情况,如图所示:


正激式电路(电流连续模式-CCM)的设计

反激式电路计算公式如下:


正激式电路(电流连续模式-CCM)的设计

断续模式将使得输出电压升高

如果负载为零,则输出电压趋向无限大,因此需要“假”负载

推挽(Push-Pull)变换器

推挽变换器电路,主要元器件为变压器、半导体开关、电感、续流二极管、电容,开关管断开和闭合两种情况,如图所示:


正激式电路(电流连续模式-CCM)的设计

推挽变换器电路S2断开,S1闭合和断开时计算公式如下:


正激式电路(电流连续模式-CCM)的设计

相当于两个正激电路交替工作

两个开关可以共地,便于驱动

开关管承受两倍的输入电压

电感电流占空比是开关占空比的两倍,可以接近1

变压器需要四个绕组,两个抽头

变压器不需要专门复位电路

推挽变换器电路S2断开,S1闭合和断开时工作波形,如图所示:


正激式电路(电流连续模式-CCM)的设计

双管正激电路

双管正激电路,主要元器件为变压器、半导体开关、电感、续流二极管、电容,开关管断开和闭合两种情况,如图所示:


正激式电路(电流连续模式-CCM)的设计

双管正激电路计算公式如下:


正激式电路(电流连续模式-CCM)的设计

由于变压器励磁电压和复位电压相同,占空比<0.5,变压器自动复位,复位能量回收至电源

高端开关管要高端侧驱动

开关管承受电压小

变压器单端工作

半桥变换器电路

半桥变换器电路,主要元器件为变压器、半导体开关、电感、续流二极管、电容,开关管断开和闭合两种情况,如图所示:


正激式电路(电流连续模式-CCM)的设计

半桥变换器电路,S2断开,S1闭合和断开时计算公式如下:


正激式电路(电流连续模式-CCM)的设计

两个开关对称交替动作(每个50%占空比),开关负担减轻

变压器磁通双向工作,磁芯利用率高

电感器最大占空比可达100%,且励磁频率翻倍

两个电容自然起了隔直作用,如开关特性不完全对称,母线电容直流电压偏移可以自动实现变压器伏秒积平衡

半桥变换器电路工作波形,如图所示:


正激式电路(电流连续模式-CCM)的设计

全桥变换器电路

全桥变换器电路,主要元器件为变压器、半导体开关、电感、续流二极管、电容,开关管断开和闭合两种情况,如图所示:


正激式电路(电流连续模式-CCM)的设计

全桥变换器电路,S2、S3断开,S1、S4闭合和断开时计算公式如下:


正激式电路(电流连续模式-CCM)的设计

较半桥电路,功率增大两倍,因为原边电压两倍

变压器磁通双向工作,磁芯利用率高

电感器最大占空比可达100%,且励磁频率翻倍

如开关特性不完全对称,可增加隔直电容以平衡变压器伏秒积

全桥变换器电路工作波形,如图所示:


正激式电路(电流连续模式-CCM)的设计

基本拓扑简单对比


正激式电路(电流连续模式-CCM)的设计
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