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直流电源正激变拓扑的思考和变压器设计思路解

文章来源:稳压电源公司,时间:2017-09-14 10:11    点击量:

    正激隔离变压器由于储能装置在后面的BUCK电感上,所以没有Flyback隔离变压器那么复杂,其作用主要是直流电源电压、电流变换,电气隔离,能量传递等.所以,我们计算正激隔离变压器的时候,一般都是首先以变压次级后端的BUCK电感为研究对象的,BUCK电感的输入直流电源电压就是正激隔离变压器次级输出直流电源电压减去整流二极管的正向压降,所以我们又称正激直流电源是BUCK的隔离版本.

直流电源正激变拓扑的思考和变压器设计思路解
    下面从几个方面讲讲正激直流电源1、初次级匝数的选择2、磁复位3、关于占空比和匝比4、其他复位方式5、损耗和EMI6、正激隔离变压器的设计初次级匝数的选择以第三绕组复位正激隔离变压器为例,一旦匝比确定之后,接下来就是计算初次级的匝数,论坛里有个帖子里的工程师认为,正激隔离变压器在满足满负载不饱和的情况下,匝数越小越好.

    其实这是个误区,匝数的多少决定了初级的电感量(在不开气隙,或开同样的气隙情况下),而电感量的大小就决定了初级的励磁电流大小,这个励磁电流虽不参与能量的传递,但也是需要消耗能量的,所以这个励磁电流越小直流电源的效率越高;再说了,过少的匝数会导致deltB变大,不加气隙来平衡的话,隔离变压器容易饱和.

    磁复位无论是单管正激还是双管正激,都存在磁复位的问题.且都可以看成是被动方式的复位.复位的电流很重要,如果太小了复位效果会被隔离变压器自身分布参数(主要是不可控的电容,漏感)的影响.复位电流是因为电感电流不能突变,初级MOSFET关断之后,初级绕组的反激作用,又复位绕组跟初级绕组的相位相反,所以在复位绕组中有复位电流产生复位电流关系到磁芯能否可靠的退磁复位,其重要性不言自喻;当隔离变压器不加气隙时,其初级电感量较大,复位电流自然就小.

    但在大功率的单管正激和双管正激的实际应用中,往往需要增加一点小小的气隙,否则设计极不可靠,大功率的直流电源,一次侧电流很大,漏感引起的磁感应强度变化,B=I*Llik/nAe,就大,加气隙是为了减小漏感Llik.

    关于占空比和匝比正激的占空比主要是取决于次级续流电感的输入与输出,次级则就是一个BUCK直流电源电路,而CCM的BUCK线路Vo=Vin*D,跟次级的电流无关Vo=Vin*DVo:输出直流电源电压,Vin:BUCK的输入直流电源电压,即正激隔离变压器的输出直流电源电压减去整流管的正向压降,D:占空比在此,输出直流电源电压是已知的我们只要确定一个合适的占空比,就可以计算出BUCK电感的Vin,也就是说隔离变压器的输出直流电源电压基本就定下来了.在这特别要提醒大家,占空比D的取值跟复位方式有很大的关系,建议D的取值不要超过0.5.

    知道隔离变压器的输出直流电源电压Vs之后,那么就可以根据输入的直流电源电压来计算出隔离变压器的匝比了,这里要用最低输入直流直流电源电压来计算匝比,因为最低输入的直流直流电源电压对应最大的占空比.此Vs的直流电源电压对于选择次级整流二极管的耐压也是一个很重要的数据.

    选择匝比的时候请大家注意,因为计算出来的值一般都是小数点后有一位甚至几位的值,而我们在实际绕制隔离变压器的时候,零点几匝的绕法非常困难,所以尽量取整数倍的匝比;当然,如果计算隔离变压器的时候,隔离变压器的初次级匝数比也不排除刚好是小数的情况.

    正激隔离变压器加少量气隙能将电-磁转换中的剩磁清空,磁芯的实际利用率增加,同时增加的一点空载电流在大功率电流中所占比例较小,效率不会受到太大影响,这样可以让隔离变压器不容易饱和,直流电源的可靠性增加,同时可以减少初级匝数,隔离变压器内阻降低,能小体积出大功率.加气隙也相当于增大了隔离变压器磁芯,但实际好处(特别是抗饱和能力)是胜于加大磁芯的.加气隙后,减小的电感量会被增加的磁芯利用率补回来,而且有余,是合算的不用担心.

   

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