7单端初级电感变换器

这章呢要主要跟大家介绍一下

一个单端的一个正激的变换器

单端的正激变换器的话

就是说它是比较适用于一些小功率的应用场合

它只有一颗主要的一个控制的 MOS 管

那么它在副边呢有两颗续流的一个整流管

同时呢它也有两个磁性器件

分别是我们的主变压器以及输出端的一个电感

那么在这个拓扑里面的话

因为输出端有一个 LC 的一个滤波电路

所以说我们的输出的纹波电流

会相对来说比较小

但是输入端呢纹波电流会比较大

所以说我们在这个时候呢

输入的一个滤波电路会要求比较大

来滤掉我们的这个纹波电流

那么在这个时候呢我们这个正激电路的话

因为我们的那个绕组是可以

根据我们的输入输出电压的关系

来做一个比较灵活的一个配比

也就是说我们知道了输出电压

以及输入电压的范围之后呢

我们就可以选择让我们的占空比

工作一个尽可能大的一个区间来最大的效率

我们整个的一个变换器的一个情况

同时呢我们这个正激电路的话

因为它那个只工作于那个磁滞回路的第一象限

所以说它那个变压器的一个磁性

会需要有一个复位的一个电路

复位的电路呢有两种方法

一种方法是在原边上同时再加一个复位绕组

也就是说这个复位绕组呢

它跟我们的原边绕组是有成一定的比例关系

也就是说当我们的主管关断的时候呢

在我们的副边的这个辅助绕组上

会产生一个相应的负压

使我们的那个变压器呢能够在

主管关断这个区间呢能够实现一个

伏秒平衡的一个最终的一个为零的一个值

另外一种方式呢就是说

我们会采用一个有源钳位的一种方式

也就是我们会让它

在比如说我们主管关断的时候

我们会通过有源钳位的

上一个电容上的一个电压

然后互钳地加到我们这个变压器的绕组上

来实现一个最终的一个磁复位

那么这两种方式的一个主要的区别就是说

如果是比如说我们用一个

辅助绕组来做一个磁复位的情况

那么一般都会采取这个辅助绕组

跟我们的原边绕组匝比是一比一的情况

那么这样子就限制了我们的最大的占空比

也就是我们主管的这个占比

就只能为最大为50%

但是呢如果我们用一个

有源钳位正激的方式的话

就是说因为那个上面磁复位的那个电容

那个电容的电压是可以调整的

就是我们最大也可以把

我们的占空比可以调到70%

但是这种情况下就是要考虑到

那个电容上的一个电压会升的会比较高

这个时候呢会导致我们那个主管上的

一个管子的耐压值也会上升得会比较多

那么就像我们之前提到的话

我们会需要一个磁复位的一个情况

因为磁的利用率会比较低

它只在第一象限得到了使用

同时呢我们在那个主回路上

主路上它依然会有就是说主板上的

那个 Vds 上依然会有一些振荡的情况

这样呢依然会导致一些 EMI 的一些问题

这个会需要我们的有一些需要考虑的问题

那么对于滤波电路的话

对输出端我们不需要考虑很多

因为我们有个 LC 滤波电路

只需要保证那个 LC 的滤波电路

能够把我们的输出纹波电流给滤除掉

那么但是对于输入端的话

就是需要考虑到有一个比较大的一个滤波电路

能够把我们的输入的电流给滤除掉

那么对于一个电压应用的问题

就像我之前提到的

我们需要考虑到在不同的情况下那个

加在我们那个主管上的一个最大电压情况

如果说我们用的是一个1:1的

辅助绕组来做一个磁复位的情况的话

那么我们那个主管上的一个耐压值

必须要大于两倍的输入电压

甚至于如果我们是用于那个

70%占空比来实现我们整个的方式的话

那么我们主管上所需要的耐压

会需要一个更高的一个值

我们副边的一个耐压值的话

这个主要就是取决于那个原边的输入电压跟

我们的原副边的绕组的那个绕组之间的匝比

所以说这个时候电压值就会等于原边的

输入电压乘以一个原副边的一个匝比的值

同时呢 SR 也就是副边的那两个管子的驱动

也就是我们可以在选择

在一些输出电流比较大的情况下

我们就可以采用 SR 那边用一些

同步整流管来做一些驱动

那么同步整流管的驱动呢

它可以直接由原边的信号送来

可以由我们副边的一个

Vds 上所产生的一个电压

来实现一个自己的一个自驱的驱动

这个都是可以实现的

那么这一是一个我们的

一个单端正激的一个主功率的电路图

我们可以看到 Q1是我们的

一个主要的一个主管

那么当 Q1开通的时候

输入电压会直接加到

我们的变压器的原边绕组上

那么原边绕组电压会直接通过

变压器耦合到我们的副边绕组上

也就是会在 Ns 上会成为一个上正下负的电压

那么这个上正下负电压的话它会迫使 D1导通

然后也就是这个电压呢

后来通过 D1向 L1跟 C0进行一个放电

那么就是说这个时候 L1上

电流会逐渐的往上升

那么我们可以看到这里会是一个充电的回路

那么对于原边来说

这里是有输入对 Np

通过 Q1的一个充电的一个回路

那么如果说 Q1一旦关断之后

也就说 Q1这个回路呢它被阻断了

这个时候我们先看副边

副边的话， L1上本身是

有一个电流由左往右流的

那么这个时候如果 Q1关断了

L1上的电流依然要

保持一个由左往右流的一个趋势

同时呢 L1上会产生一个跟

之前的电压反向的一个感应电压

也就说它会变成一个右正左负的一个电压值

这个时候呢电流呢会通过 L1向输出端

然后最终通过 L ，通过 D2流回我们 L1

那么这里就会在输出端形成一个续流的回路

同时呢我们看在副边

在副边的话，在这种情况下

当 Q1关断之后呢，我们会看到在 D1上

在 D1上也会产生一个跟之前电压相反

一个反向的一个电动势

也就会变成一个上正下负的一个电压

那么这个电压的话是由 Nd 流向输入端

然后通过 D3流回来，那么这个电压

因为它跟原边的那个绕组是磁芯耦合的话

所以说这个电压呢同时也会耦合到 Np 上

在 Np 上产生一个下正上负的一个电压

所以说我们在做一个啊

我们在做一个 Np 端的一个

伏秒平衡的分析的时候

就是说当 Q1开通的时候

Np 上的电压会是一个输入电压

也就是输入电压乘以 Q1的导通时间

那么当 Q1关断的时候

Np 上的电压会是等于它跟 Nd 之间的匝比

如果说 Nd 跟 Np 它的那个匝比是1:1的话

那么也就是说 Np上的电压

它在 Q1关断的时候

它加在它上面的电压依然是一个输入电压

只不过极性相反，所以说在这种情况下

如果说 Nd 跟 Np 的匝比是等于1的时候

那么我也就限制了我们的

Q1的导通时间不能超过50%

同时呢我们看 Q1在关断的时候呢

这里头它的上面的一个 Vds 这个电压的话

它是会等于 Np 的电压加上一个输入的电压

也就是说它上面的 Q1的电压

它的平台电压必须要是

大于两倍的一个输入的电压

这章呢要主要跟大家介绍一下

一个单端的一个正激的变换器

单端的正激变换器的话

就是说它是比较适用于一些小功率的应用场合

它只有一颗主要的一个控制的 MOS 管

那么它在副边呢有两颗续流的一个整流管

同时呢它也有两个磁性器件

分别是我们的主变压器以及输出端的一个电感

那么在这个拓扑里面的话

因为输出端有一个 LC 的一个滤波电路

所以说我们的输出的纹波电流

会相对来说比较小

但是输入端呢纹波电流会比较大

所以说我们在这个时候呢

输入的一个滤波电路会要求比较大

来滤掉我们的这个纹波电流

那么在这个时候呢我们这个正激电路的话

因为我们的那个绕组是可以

根据我们的输入输出电压的关系

来做一个比较灵活的一个配比

也就是说我们知道了输出电压

以及输入电压的范围之后呢

我们就可以选择让我们的占空比

工作一个尽可能大的一个区间来最大的效率

我们整个的一个变换器的一个情况

同时呢我们这个正激电路的话

因为它那个只工作于那个磁滞回路的第一象限

所以说它那个变压器的一个磁性

会需要有一个复位的一个电路

复位的电路呢有两种方法

一种方法是在原边上同时再加一个复位绕组

也就是说这个复位绕组呢

它跟我们的原边绕组是有成一定的比例关系

也就是说当我们的主管关断的时候呢

在我们的副边的这个辅助绕组上

会产生一个相应的负压

使我们的那个变压器呢能够在

主管关断这个区间呢能够实现一个

伏秒平衡的一个最终的一个为零的一个值

另外一种方式呢就是说

我们会采用一个有源钳位的一种方式

也就是我们会让它

在比如说我们主管关断的时候

我们会通过有源钳位的

上一个电容上的一个电压

然后互钳地加到我们这个变压器的绕组上

来实现一个最终的一个磁复位

那么这两种方式的一个主要的区别就是说

如果是比如说我们用一个

辅助绕组来做一个磁复位的情况

那么一般都会采取这个辅助绕组

跟我们的原边绕组匝比是一比一的情况

那么这样子就限制了我们的最大的占空比

也就是我们主管的这个占比

就只能为最大为50%

但是呢如果我们用一个

有源钳位正激的方式的话

就是说因为那个上面磁复位的那个电容

那个电容的电压是可以调整的

就是我们最大也可以把

我们的占空比可以调到70%

但是这种情况下就是要考虑到

那个电容上的一个电压会升的会比较高

这个时候呢会导致我们那个主管上的

一个管子的耐压值也会上升得会比较多

那么就像我们之前提到的话

我们会需要一个磁复位的一个情况

因为磁的利用率会比较低

它只在第一象限得到了使用

同时呢我们在那个主回路上

主路上它依然会有就是说主板上的

那个 Vds 上依然会有一些振荡的情况

这样呢依然会导致一些 EMI 的一些问题

这个会需要我们的有一些需要考虑的问题

那么对于滤波电路的话

对输出端我们不需要考虑很多

因为我们有个 LC 滤波电路

只需要保证那个 LC 的滤波电路

能够把我们的输出纹波电流给滤除掉

那么但是对于输入端的话

就是需要考虑到有一个比较大的一个滤波电路

能够把我们的输入的电流给滤除掉

那么对于一个电压应用的问题

就像我之前提到的

我们需要考虑到在不同的情况下那个

加在我们那个主管上的一个最大电压情况

如果说我们用的是一个1:1的

辅助绕组来做一个磁复位的情况的话

那么我们那个主管上的一个耐压值

必须要大于两倍的输入电压

甚至于如果我们是用于那个

70%占空比来实现我们整个的方式的话

那么我们主管上所需要的耐压

会需要一个更高的一个值

我们副边的一个耐压值的话

这个主要就是取决于那个原边的输入电压跟

我们的原副边的绕组的那个绕组之间的匝比

所以说这个时候电压值就会等于原边的

输入电压乘以一个原副边的一个匝比的值

同时呢 SR 也就是副边的那两个管子的驱动

也就是我们可以在选择

在一些输出电流比较大的情况下

我们就可以采用 SR 那边用一些

同步整流管来做一些驱动

那么同步整流管的驱动呢

它可以直接由原边的信号送来

可以由我们副边的一个

Vds 上所产生的一个电压

来实现一个自己的一个自驱的驱动

这个都是可以实现的

那么这一是一个我们的

一个单端正激的一个主功率的电路图

我们可以看到 Q1是我们的

一个主要的一个主管

那么当 Q1开通的时候

输入电压会直接加到

我们的变压器的原边绕组上

那么原边绕组电压会直接通过

变压器耦合到我们的副边绕组上

也就是会在 Ns 上会成为一个上正下负的电压

那么这个上正下负电压的话它会迫使 D1导通

然后也就是这个电压呢

后来通过 D1向 L1跟 C0进行一个放电

那么就是说这个时候 L1上

电流会逐渐的往上升

那么我们可以看到这里会是一个充电的回路

那么对于原边来说

这里是有输入对 Np

通过 Q1的一个充电的一个回路

那么如果说 Q1一旦关断之后

也就说 Q1这个回路呢它被阻断了

这个时候我们先看副边

副边的话， L1上本身是

有一个电流由左往右流的

那么这个时候如果 Q1关断了

L1上的电流依然要

保持一个由左往右流的一个趋势

同时呢 L1上会产生一个跟

之前的电压反向的一个感应电压

也就说它会变成一个右正左负的一个电压值

这个时候呢电流呢会通过 L1向输出端

然后最终通过 L ，通过 D2流回我们 L1

那么这里就会在输出端形成一个续流的回路

同时呢我们看在副边

在副边的话，在这种情况下

当 Q1关断之后呢，我们会看到在 D1上

在 D1上也会产生一个跟之前电压相反

一个反向的一个电动势

也就会变成一个上正下负的一个电压

那么这个电压的话是由 Nd 流向输入端

然后通过 D3流回来，那么这个电压

因为它跟原边的那个绕组是磁芯耦合的话

所以说这个电压呢同时也会耦合到 Np 上

在 Np 上产生一个下正上负的一个电压

所以说我们在做一个啊

我们在做一个 Np 端的一个

伏秒平衡的分析的时候

就是说当 Q1开通的时候

Np 上的电压会是一个输入电压

也就是输入电压乘以 Q1的导通时间

那么当 Q1关断的时候

Np 上的电压会是等于它跟 Nd 之间的匝比

如果说 Nd 跟 Np 它的那个匝比是1:1的话

那么也就是说 Np上的电压

它在 Q1关断的时候

它加在它上面的电压依然是一个输入电压

只不过极性相反，所以说在这种情况下

如果说 Nd 跟 Np 的匝比是等于1的时候

那么我也就限制了我们的

Q1的导通时间不能超过50%

同时呢我们看 Q1在关断的时候呢

这里头它的上面的一个 Vds 这个电压的话

它是会等于 Np 的电压加上一个输入的电压

也就是说它上面的 Q1的电压

它的平台电压必须要是

大于两倍的一个输入的电压