推挽电源的基本工作原理、磁通不平衡问题及其解决方法 |
您所在的位置:网站首页 › 磁放大稳压电路原理 › 推挽电源的基本工作原理、磁通不平衡问题及其解决方法 |
1 推挽开关电源
1.1 推挽拓扑
1.1.1 基本原理
推挽拓扑如图1.1 所示,其主变压器T1包含多个次级烧组。每个次级绕组都产生一对相位互差 180°的方波脉冲,脉冲幅值由输人电压以及初次级绕组匝数比决定。 所有次级绕组的脉冲宽度都相同,均由主输出回路的负反馈控制电路决定。在推挽电路中,开关管Q1和 Q2由两个相等的脉宽可调,相位互差180"的脉冲驱动。另外两个次级绕组 N s 1 N_{s1} Ns1和 N s 2 N_{s2} Ns2为辅输出。 除此之外,存在开关管的导通压降 V c e V_{ce} Vce,本文中设为1V。因此,当任意一个开关管导通时,对应半个初级绕组上的方波电压为 V d c − 1 V_{dc}-1 Vdc−1 变压器次级侧是一个导通时间为 T o n T_{on} Ton其值为最大为0.4、电压幅值为 [ ( V d c − 1 ) ( N s N p ) − V d ] [(V_{dc}-1 )(\frac{N_{s}}{N_{p}})-V_{d} ] [(Vdc−1)(NpNs)−Vd]的平顶方波。此处 V d V_{d} Vd为次级侧二极管的正向压降。 物理量公式输出电压 V m V_{m} Vm [ ( V d c − 1 ) ( N s N p ) − 1 ] 2 T o n T [(V_{dc}-1 )(\frac{N_{s}}{N_{p}})-1 ]\frac{2T_{on}}{T} [(Vdc−1)(NpNs)−1]T2Ton 图 1.1 推挽电路原理图 1.1.2 辅输出的负载调整率从图1.1可以主输出电压是有一个负反馈用于调节。但是,辅助输出端的没有负反馈。故在运行时为了保持辅输出电压的稳定,应该使得包括主电感在内的各个电感保持CCM( continuous current mode )模式。 在CCM模式下,输出电压可以稳定在±5%~±8%的范围内 1.1.3 辅电压输出加个LDO用于进一步保持电压稳定 1.1.4 主输出电感的最小电流限制通常情况下,不允许主输出电感电流遗入不连续工作模式。因为往往电流反馈值是斜坡中值,主电感进入DCM模式时电流反馈值会不稳定,造成控制上的难度。通常,最小电感电流值应为额定值的$\frac{1}{10} $ ——K.B. 推挽变换器是最传统的拓扑结构之一,但设计中依然经常用到。这种拓扑能够实现多路输出,并且可以实现直流隔离。输出电压既可以高于输入电压,也可以低于输入电压。当输入电压和负载波动时主输出电压可以得到很好的调节。在CCM模式下,主输出电压能保持较高的电压调整率。当负载发生变化时,只要辅输出电感电流不进入不连续模式,辅输出电压调整率也能控制在 5%以内。 1.1.5 推挽拓扑中的磁通不平衡问题(偏磁饱和现象)设计者还应该注意到推挽拓扑中另一种更为潜在的失效模式——由变压器磁通不平衡引起的偏磁面导致磁心饱和问题。 如图1.2所示。 正常工作时,磁心的磁通变化范围位于所示的 B 1 B_{1} B1和 B 2 B_{2} B2之间。磁心必须工作在磁滞回线(弯曲区)±2000G以内的线性部分。频率为25kHz左右时,磁心损耗很小,磁通允许在±2000C 范图内变化。但是,随着频率的上升.磁心损耗会迅速增大,此时磁峰下降。 图 1.2 Q1导通时施加在 N p 1 N_{p1} Np1的伏秒数与Q2 导通时施加在的 N p 2 N_{p2} Np2伏秒数是否相等后果相等每个周期后磁心复位不相等但只要伏秒数稍有不等,磁心就不能回到起点,若干周期后,磁心将偏离磁滞回线进人饱和区。磁心饱和时,变压器不能承受电压,当下一周期开关管再次导通时,开关管将承受很大的电压和电流,导致开关管损坏很多原因都可能引起”导通伏秒数“与“关断伏秒数”不相等 1.1.6 磁通不平衡时的损坏工作逻辑 步骤详细描述第一步当磁通不平衡时,每周期磁心慢慢偏离平衡点第二步如果开始时只有0.01%的磁通不平衡(实际情况会比这更严重).只需10000个周期,磁通就会从最低的起始点偏移到饱和点 1.1.7 磁通不平衡测试 目的磁通不平衡危险程度的简单测试方法如何人为产生磁通不平衡将一个二极管 D 1 D_{1} D1(压降约1V)与变压器初级半绕组的一端串联,绕组导通时,与二极管串联的半绕组上的压降比另一个半绕组的压降低1V,这样就人为地产生了伏秒数不平衡。 1.1.8 磁通不平衡解决方案 方法详细说明加气隙磁心加上气隙后,使磁滞回线的斜率变小,从而磁心可以承受更大的电流偏置。在大功率场合经常用到气隙,但缺点是减小了励磁电感,为了放置电流的DCM模式,所以不得不增加临界电流。串初级电阻当出现磁通不平衡时,伏秒数较大的初级半绕组流过较大电流。这个电流使绕组电阻压降增大,降低了该初级半绕组的伏秒数,从而使电流恢复平衡。这样做势必会增加报耗,降低效率。换成电流行拓扑最佳方法 |
今日新闻 |
推荐新闻 |
CopyRight 2018-2019 办公设备维修网 版权所有 豫ICP备15022753号-3 |