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反激电源以及变压器设计解析
[发布时间]:2012年7月3日 [来源]:电源网 [点击率]:5641
【导读】: 对于探讨反激电源以及变压器这个话题,我犹豫了很久。因为关于反激的话题大家讨论了很多很多,这个话题已经被讨论的非常透彻了。关于反激电源的参数设计也有多篇文章总结。还有热心的网友,根据计算过程,自己编...

t2时刻,次级二极管电流,也就是次级电感电流降到了零。这意味着磁芯中的能量已经完全释放了。那么因为二管电流降到了零,二极管也就自动截止了,次级相当于开路状态,输出电压不再反射回初级了。由于此时MOS的Vds电压高于输入电压,所以在电压差的作用下,MOS的结电容和初级电感发生谐振。谐振电流给MOS的结电容放电。Vds电压开始下降,经过1/4之一个谐振周期后又开始上升。由于RCD箝位电路的存在,这个振荡是个阻尼振荡,幅度越来越小。

t2到t3时刻,变压器是不向输出电容输送能量的。输出完全靠输出的储能电容来维持。

t3时刻,MOS再次开通,由于这之前磁芯能量已经完全释放,电感电流为零。所以初级的电流是从零开始上升的。

从CCM模式和DCM模式的波形中我们可以看到二者波形的区别:

1,变压器初级电流,CCM模式是梯形波,而DCM模式是三角波。

2,次级整流管电流波形,CCM模式是梯形波,DCM模式是三角波。

3,MOS的Vds波形,CCM模式,在下一个周期开通前,Vds一直维持在Vin+Vf的平台上。而DCM模式,在下一个周期开通前,Vds会从Vin+Vf这个平台降下来发生阻尼振荡。

所以,只要有示波器,我们就可以很容易从波形上看出来反激电源是工作在CCM还是DCM状态。

另外,从DCM的工作波形上,我们也可以得到一些有意义的提示。

例如,假如我们控制使次级绕组电流降到零的瞬间,开通MOS进入下一个周期。这样可以有效利用占空比,降低初级电流峰值和RMS值。

这种工作方式就是叫做CRM方式。可以用变频带电流过零检测的IC来控制。例如L6561MC34262等。

还有一种方式,就是次级电流过零后,MOS结电容和初级电感谐振放电,我们假如让MOS在Vds降到最低点的时候开通,那么可以有效降低容性开通造成的能量损失。这种就是前面提到过的QR准谐振模式。这样的控制IC现在也有很多。

t1时刻,Q1关断,由于电感电流不能突变,所以,电感电流通过D1,向C1充电。并在C1两端电压作用下,电流下降。

t2时刻,电感电流和二极管电流降到零。D1截止,MOS的结电容和电感开始发生谐振。所以可以看见MOS的Vds电压出现周期性的振荡。

t3时刻,Q1再次开通,进入一个新的周期。

在这个工作模式中,因为电感电流会到零,所以是电流不连续的DCM模式。有叫做能量完全转移模式,因为电感中储存的能量完全转移到了输出端。而二极管因为也工作在DCM状态,所以没有反向恢复的问题。 但是我们应该注意到,DCM模式的二极管、电感和MOS漏极的峰值电流是大于上面的CCM模式的。

需要注意的是在DCM下的伏秒积的平衡是:

Vin×(t1-t0)=Vout(t2-t1)

只是个波形的正反问题。就好象示波器的探头和夹子如果反过来,那么波形就倒过来。

你注意看图的右边,看波形具体的定义是什么。有的波形是两个点相减出来的。

看波形图也要配合这原理图来看的。

当MOS开通的时候,二极管D1承受着反压,是一个负的电压。MOS关断的时候,二极管导通,正向压降很低二极管的反向恢复,和其工作时PN结的载流子的运动有关系。DCM时,因为二极管已经没有电流流过了,内部载流子已经完成了复合过程。所以不存在反向回复问题。会有一点点反向电流,不过那是结电容造成的。

在CCM和DCM模式有个过渡的状态,叫CRM,就是临界模式。这个模式就是电感电流刚好降到零的时候,MOS开通。这个方式就是DCM向CCM过渡的临界模式。CCM在轻载的时候,会进入DCM模式的。CRM模式可以避免二极管的反向恢复问题。同时也能避免深度DCM时,电流峰值很大的缺点。要保持电路一直工作在CRM模式,需要用变频的控制方式。

我还注意到,在DCM模式,电感电流降到零以后,电感会和MOS的结电容谐振,给MOS结电容放电。那么,是不是可以有种工作方式是当MOS结电容放电到最低点的时候,MOS开通进入下一个周期,这样就可以降低MOS开通的损耗了。答案是肯定的。这种方式就叫做准谐振,QR方式。也是需要变频控制的。不管是PWM模式,CRM模式,QR模式,现在都有丰富的控制IC可以提供用来设计。

2、那么我们常说,反激flyback电路是从buck-boost电路演变而来,究竟是如何从buck-boost拓扑演变出反激flyback拓扑的呢?请看下面的图:

 

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