鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:824次 | 2020年06月18日
反激電源及變壓器設(shè)計寶典
關(guān)于探討反激電源以及變壓器這個話題,我猶豫了很久。因?yàn)橛嘘P(guān)反激的話題大家討論了很多很多,這個話題已經(jīng)被討論的非常透徹了。有關(guān)反激電源的參數(shù)設(shè)計也有多篇文章總結(jié)。還有熱心的網(wǎng)友,根據(jù)計算過程,自己編寫了軟件或電子表格把計算做的傻瓜化。但我也注意到,幾乎每天都會出現(xiàn)有關(guān)反激設(shè)計過程出現(xiàn)問題而求助的帖子,所以,思量再三,我決定還是再一次提出這個話題!我不了解我是否能寫出一些有新意的東西,但我會盡力去寫好。不期望能入高手的法眼,但愿能給入門者一些幫助。
縱觀電源市場,沒有哪一個拓?fù)淠芟穹醇る娐纺敲雌占?,可見反激電源在電源設(shè)計中具有不可替代的地位。說句不算夸張的話,把反激電源設(shè)計徹底搞透了,哪怕其他的拓?fù)湟稽c(diǎn)不懂,在職場上找個月薪10K的工作也不是什么難事。
提綱
1、反激電路是由buck-boost拓?fù)溲葑兌鴣?,先分析一下buck-boost電路的工作過程。
工作時序說明:
t0時刻,Q1開通,那么D1承受反向電壓截止,電感電流在輸入電壓用途下線性上升。
t1時刻,Q1關(guān)斷,由于電感電流不能突變,所以,電感電流通過D1,向C1充電。并在C1兩端電壓用途下,電流下降。
t2時刻,Q1開通,開始一個新的周期。
從上面的波形圖中,我們可以看到,在整個工作周期中,電感L1的電流都沒有到零。所以,這個工作模式是電流持續(xù)的CCM模式,又叫做能量不完全轉(zhuǎn)移模式。因?yàn)殡姼兄械膬δ軟]有完全釋放。
從工作過程我們也可以了解,這個拓?fù)淠芰總鬟f的方式是,在MOS管開通時,向電感中儲存能量,MOS管關(guān)斷時,電感向輸出電容釋放能量。MOS管不直接向負(fù)載傳遞能量。整個能量傳遞過程是先儲存再釋放的過程。整個電路的輸出能力,取決于電感的儲存能力。我們還要注意到,根據(jù)電流流動的方向,可以判斷出,在輸入輸出共地的情況下,輸出的電壓是負(fù)電壓。
MOS管開通時,電感L1承受的是輸入電壓,MOS關(guān)斷時,電感L1承受的是輸出電壓。那么,在穩(wěn)態(tài)時,電路要保證電感不進(jìn)入飽和,必定要保證電感承受的正向和反向的伏秒積的平衡。那么:
Vin(t1-t0)=Vout(t2-t1),假如整個工作周期為T,占空比為D,那么就是:VinD=Vout(1-D)
那么輸出電壓和占空比的關(guān)系就是:Vout=VinD/(1-D)
同時,我們注意看MOS管和二極管D1的電壓應(yīng)力,都是Vin+Vout
另外,因?yàn)槭荂CM模式,所以從電流波形上可以看出來,二極管存在反向恢復(fù)問題。MOS開通時有電流尖峰。
上面的工作模式是電流持續(xù)的CCM模式。在原圖的基礎(chǔ)上,把電感量降低為80uH,其他參數(shù)不變,仿真看穩(wěn)態(tài)的波形如下:
t0時刻,Q1開通,那么D1承受反向電壓截止,電感電流在輸入電壓用途下從0開始線性上升。
t1時刻,Q1關(guān)斷,由于電感電流不能突變,所以,電感電流通過D1,向C1充電。并在C1兩端電壓用途下,電流下降。
t2時刻,電感電流和二極管電流降到零。D1截止,MOS的結(jié)電容和電感開始發(fā)生諧振。所以可以看見MOS的Vds電壓出現(xiàn)周期性的振蕩。
t3時刻,Q1再次開通,進(jìn)入一個新的周期。
在這個工作模式中,因?yàn)殡姼须娏鲿搅?,所以是電流不持續(xù)的DCM模式。有叫做能量完全轉(zhuǎn)移模式,因?yàn)殡姼兄袃Υ娴哪芰客耆D(zhuǎn)移到了輸出端。而二極管因?yàn)橐补ぷ髟贒CM狀態(tài),所以沒有反向恢復(fù)的問題。但是我們應(yīng)該注意到,DCM模式的二極管、電感和MOS漏極的峰值電流是大于上面的CCM模式的。
要注意的是在DCM下的伏秒積的平衡是:
Vin(t1-t0)=Vout(t2-t1)
只是個波形的正反問題。就好象示波器的探頭和夾子假如反過來,那么波形就倒過來。
你注意看圖的右邊,看波形具體的含義是什么。有的波形是兩個點(diǎn)相減出來的。