反激与全桥电路

一、 单端反激变换器 1、单端反激变换器的原理图如下： 2、工作原理 单端反激变换器主要用在 250W 以下的电路中，其中的变压器既有变压器的作用，也有 电感的作用 其有两种工作方式：一是完全能量转换方式，即电感电流断续工作模式；二是不完全能 量转换方式，即电感电流连续工作模式。 工作过程：当 Tr 导通时，电源电流流过变压器原边，i1 增加，其变化为 11 // LVdtdi s= ， 而副边由于二极管 D 的作用，i2 为 0，变压器磁心磁感应强度增加，变压器储能；当 Tr 关 断时，原边电流迅速降为 0，副边电流 i2 在反激作用下迅速增大到最大值，然后开始线性减 小，其变化为 22 // LVdtdi o= ，此时原边由于开关管的关断，电流为 0，变压器磁心磁感 应强度减小，变压器放能。 3、工作波形 工作波形如下： 连续工作模式： 断续工作模式： 4、电压增益 （1） 连续工作模式下的电压增益： 理想状态下，由副副边绕组在一个周期中的伏秒值为 0 可得： soss TDVTnDV )1( 11 −= （1-1） 故可得电压增益为： 1 1 1 D D nV V M s o −== （1-2） 而在实际中，由于变压器存在一次绕组内阻 r1，二次绕组内阻 r2，故可得： soss TDrIVTnDrIV )1)(()( 122111 −−=− （1-3） 而 oII =2 （1-4） 2 21 / nrr = （1-5） oosoo DnIDVIVI // 11 == （为计算方便，设 Do=（1-D1）） （1-6） 故将（1-4）（1-5）（1-6）代入（1-3）可得 )1)(( 2121 −−== os o os o D D nV rI D D nV V M (1-7) （2）断续工作模式下的电压增益： 由面积相等可得式： 2/2 spso TDITI Δ= (1-8) 由 sposs TDVTDnV =1 可得 Vg -V2 i1 i2 VTr Vs+Vo/n t t t t t Vs D1Ts DpTs DrTs osp VDnVD /1= （1-9） 而 112 / nLTDVI ss=Δ （1-10） 将（1-9）（1-10）代入（1-8）可得： 1 11 2 LV DVTDV I o sss o = （1-11） 临界连续时，即可以看作连续又可以看作断续，此时： 1 1 1 D D nV V s o −= ，所以临界连续 电流为： 1 1 2 )1( nL DTDV I ssoc −= （1-12） 当 D=1/2 时取最大值，为： 18nL TV I ssocm = （1-13） 将（1-13）代入（1-11），可得断续工作模式下的电压增益为： o ocm s o I DI nV VM 2 14== （1-14） 二、 双管反激变换器 1、双管反激变换器原理图如下： 2、工作原理 当功率大于 200W 的时候，不宜采用单端反激电路，可采用双管反激电路。 其工作时，TR1、TR2 同时导通、同时关断。导通时，电流流过变压器的原边，变压器 储能，此时副边由于 D3 的作用，i2 为 0；当 TR1、TR2 同时关断时，在反激作用下二极管 D3 导通，变压器放能，而原边的 D1、D2 将原边漏感产生的电流和过剩的反激能量反馈回 电源。 3、工作波形 工作波形如下： 连续工作模式下波形： 断续工作模式下波形： 4、电压增益 双管反激的电压增益同单端反激一样，当电感电流连续时为： 1 1 1 D D nV V M s o −== （理想情况） （1-15） )1)(( 2121 −−== os o os o D D nV rI D D nV V M （考虑变压器内阻情况） （1-16） 当电感电流不连续时为： o ocm s o I DI nV VM 2 14== （1-17） 三、 全桥变换器 1、全桥变换器原理图如下： Vg -V2 i1 i2 VTr1 Vs t t t t Vs/2 D1Ts DpTs DrTs ir t t Vs Vo T1p L1 T1s + - + - Tr4 Tr1 D1 D4 D5 D2 D3 Tr3 Tr2 T2s D6 C5 R5 R5 C5 C5 R5 R5 C5 Cx 2、工作原理 全桥变换器可用在功率较大的场所。工作时，因为开关都有一定的关断时间，而同一桥 臂上的 Tr1 与 Tr4、Tr2 与 Tr3 不能同时导通，所以在一个周期中有一小段时间四个开关均 处于关断状态，两组开关轮流工作，同一周期中导通的时间是相等的。 Tr2 与 Tr4 关断，Tr1 与 Tr3 导通时，原边绕组上电流上升，当电流上升到导通前 L1 电 流折算至原边值的时候，D6 反偏截止，L1 上的电流即为 D5 上的电流。同理，Tr1 与 Tr3 关断，Tr2 与 Tr4 导通时，原边电流反向增加，当电流上升到导通前 L1 电流折算至原边值 的时候，D5 反偏截止，L1 上的电流即为 D6 上的电流。 在 Tr1 与 Tr3 关断后，Tr2 与 Tr4 导通前，有一段时间四个开关管都断开。此时，变压 器原边的电流将传递到副边，而由于 T1p 上存在漏感，还会有一个电流通过 D2、D4 流回 电源。L1 上有一定的的电流通过 D5、D6 流动，此时 D5、D6 上流过的电流是基本相等的。 这时候副边绕组上的电压为 0，因此原边绕组上的电压也为 0。 3、工作波形 工作波形如下： 4、电压增益 在同一周期中，两组开关的导通时间是一样的，所以由一个周期的伏秒相等可得： ssso DTnVTV 2⋅= （1-18） 其中，D 为一组开关导通的占有空比。 故可得电压增益为： D nV V M s o 2== （1-19）