关于反激式转换器的几大关键设计考量因素

日期:2022年06月22日
       反激式转换器有很多优点, 例如它是成本最低的隔离式电源转换器, 可以轻松提供多个输出电压, 它是一个简单的初级侧控制器, 可以提供高达 300 的功率输出。反激式转换器可用于许多离线应用, 从电视到手机充电器, 以及电信和工业应用。但是有太多的设计选择, 而且基本操作可能令人生畏, 尤其是对于那些以前没有设计过这种转换器的人来说。本文将以 5312@5 连续导通模式反激转换器为例, 给出一些关键的设计注意事项。图 1 显示了工作在 250 Ω 的 60 Ω 反激式转换器的详细设计原理图。当 2 导通时, 输入电压施加到变压器的初级绕组。绕组中的电流升高, 将能量存储在变压器中。由于输出整流器 1 是反向偏置的, 因此流向输出的电流被阻断。当2关断时, 初级电流被阻断, 迫使绕组电压极性反转。电流从次级绕组流出, 将绕组电压的极性反转为正向电压。 1 开启, 为输出负载提供电流并对输出电容充电。图 160 反激式转换器原理图 我们可以添加额外的变压器绕组, 甚至堆叠在其他绕组之上, 以获得额外的输出。但是, 增加的输出越多, 调节越差, 因为绕组和磁芯之间的非理想磁链(耦合和绕组的物理分离都会产生漏感。
       漏感作为串联与初级和输出绕组连接)杂散电感, 将导致与绕组串联的意外电压降, 实际上降低了输出电压调节精度。一个常见的经验法则是使用正确绕制的变压器来获得未经调节的输出, 其在交叉负载下的变化率在 5% 和 10% 之间。此外, 由于峰值检测漏感引起的电压尖峰, 高度调节的输出会导致空载次级输出电压大幅增加。在这种情况下, 预加载或软钳位将有助于限制电压。连续导通模式(和非连续导通模式各有优势。根据定义, 在下一个周期开始之前, 输出整流器电流下降到 0 时发生操作。操作的优点包括:初级电感较低(通常可以实现) 较小的尺寸电源变压器消除了整流器的反向恢复和导通损耗, 没有右半平面零。但是这些优点被初级和次级侧相比的一些缺点所抵消。高峰值电流, 增加输入和输出电容,

增加EMI, 并在轻负载时降低占空比。图 2 比较了反激式转换器和整流器电流。图 2 显示了在最小值和模式 2 和 1 中的电流随着负载从最大值下降到 25% 左右而变化。模式下, 当输入电压固定且负载在其最大和最小设计水平之间(约 25%)时, 占空比恒定。 vel 随着负载的减小而减小, 直到进入该模式, 此时占空比减小。在模式下, 最大占空比仅出现在最小和最大负载下。占空比随着输入电压的增加或负载的减小而减小。这将导致这会导致在高线路和最小负载下的占空比更小, 因此请确保您的控制器可以在此最短接通时间下正常运行。
       整流器电流达到 0 后, 工作引入了占空比工作低于 50% 的死区时间。
       它的特点是漏极上的正弦电压, 由剩余电流、寄生电容和漏感决定, 通常是良性的。
       在此设计中, 通过降低开关损耗和变压器损耗来实现更高的效率。该设计使用以 14 个偏置绕组为基准的初级在 12 个输出达到稳压后为控制器供电, 与直接从输入供电相比, 减少了损耗。此外, 我选择了用于低纹波电压的两级输出滤波器。
       第一级陶瓷电容器处理来自 1 个脉动电流的高电流。然后通过滤波器 1 和 910 将纹波电压降低约 10 倍, 同时降低 910 中的电流。如果可以接受更高的输出纹波电压, 也可以取消滤波器, 但输出电容器必须能够处理全部当前的。 38091 和 38092 控制器专为隔离应用而设计, 可直接与 2 个光耦合器连接。在非隔离式设计中, 2 和 3 以及直接连接到控制器的电压反馈电阻分压器可以去掉, 例如带有内部误差放大器的 3813 系列。开关 2 和 1 上的电压会在变压器绕组之间和寄生元件电容中产生高频共模电流。如果没有电容器 12 提供返回路径, 这些电流将流入输入和/或输出, 增加噪声并可能导致不稳定的操作。 3191817 组合通过将振荡器的电压斜坡添加到 18 的初级电流采样电压来提供斜率补偿, 以进行电流模式控制。斜率补偿消除了次谐波振荡(一个宽占空比脉冲后跟一个窄脉冲。由于转换器设计为在不超过 50% 的占空比下运行, 我添加了斜率补偿以降低开关抖动敏感性但是请注意, 一个过大的电压斜率会将控制回路推入电压控制模式, 可能会导致不稳定。最后,

光耦从副边传送一个误差信号, 以保持输出电压稳定。反馈信号包括电流斜坡、斜率补偿、输出误差信号, 和用于降低过流阈值的偏移量。图 3 显示了 2 和 1 的电压波形, 反映了一些漏电感和二极管反向恢复导致振铃。图 3:通过钳位和缓冲 整流器限制和整流器振铃 (57, 125. 反激是需要低成本隔离转换器的应用中的标准拓扑。该设计示例涵盖了反激式的基本考虑因素逻辑设计。关注我们了解更多详情 功率级的设计计算。参考原文: 主编:

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