反激隔離式變壓器開(kāi)關(guān)電源原理說(shuō)明

反激隔離式變壓器開(kāi)關(guān)電源，首先其是反激式，符合“反激”的定義，即：反激是開(kāi)關(guān)管截止時(shí)，傳輸能量；其次，其有一個(gè)隔離式變壓器，這個(gè)變壓器起到隔離作用，同時(shí)會(huì)有一個(gè)匝數(shù)比，匝數(shù)比與開(kāi)關(guān)管的PWM的占空比共同影響輸出電壓。不管是AC/DC還是DC/DC，到達(dá)變壓器的電壓其實(shí)是一個(gè)穩(wěn)定的直流電壓。我們知道只有類(lèi)似于交流的變化的電壓，才會(huì)通過(guò)變壓器進(jìn)行傳遞能量。我們就會(huì)利用一個(gè)開(kāi)關(guān)管來(lái)不停的開(kāi)關(guān)，來(lái)實(shí)現(xiàn)一個(gè)變化的電壓在變壓器的初級(jí)兩端。

1、變壓器是如何工作的

變壓器的構(gòu)造：由閉合鐵芯和繞在鐵芯上的兩個(gè)線圈（或者多個(gè)）組成，如圖9.4所示。

圖 9.3 變壓器構(gòu)造示意圖

閉合鐵芯由涂有絕緣漆的硅鋼片疊合而成，線圈由絕緣導(dǎo)線繞制而成。

原線圈（初級(jí)線圈）：與輸入電源連接的線圈，其匝數(shù)用n?表示；

副線圈（次級(jí)線圈）：與負(fù)載連接的線圈，其匝數(shù)用n?表示。

變壓器的工作原理

（1）互感現(xiàn)象是變壓器工作的基礎(chǔ).原線圈中電流的大小、方向不斷變化，在鐵芯中激發(fā)的磁場(chǎng)也不斷變化，變化的磁場(chǎng)在副線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。

（2）原、副線圈的作用

原線圈在其所處回路中充當(dāng)負(fù)載，副線圈在其所處回路中充當(dāng)電源。

（3）能量轉(zhuǎn)化過(guò)程：變壓器通過(guò)閉合鐵芯，利用互感現(xiàn)象實(shí)現(xiàn)了電能（U?、I?）到磁場(chǎng)能（變化的磁場(chǎng)）再到電能（U?、1?）的轉(zhuǎn)化。

2、開(kāi)關(guān)管開(kāi)關(guān)的工作過(guò)程

第一個(gè)狀態(tài)，當(dāng) PWM 信號(hào)處于高電平時(shí)，Q 導(dǎo)通，如圖所示，因?yàn)檩斎腚妷和ㄟ^(guò)開(kāi)關(guān)管把加在高頻變壓器初級(jí)繞組上，所以初級(jí)側(cè)有電流PI 流過(guò)，又因?yàn)樽儔浩鞔渭?jí)側(cè)同名端電壓極性為負(fù)，故整流二極管 VD 截止，同時(shí)能量無(wú)法傳輸?shù)酱渭?jí)繞組， 只能存儲(chǔ)在初級(jí)繞組中,由輸出電容向負(fù)載放電。

圖 9.3反激開(kāi)關(guān)電源開(kāi)關(guān)導(dǎo)通的狀態(tài)圖

第二個(gè)狀態(tài)，當(dāng) PWM 信號(hào)處于低電平時(shí)，Q 截止，如圖所示，沒(méi)有電流流過(guò)初級(jí)側(cè)， 次級(jí)側(cè)將產(chǎn)生電流 Is 。依據(jù)電磁感應(yīng)原理，此時(shí)在高頻變壓器初級(jí)側(cè)繞組上會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電壓，使次級(jí)繞組產(chǎn)生極性為上正下負(fù)的電壓 Us，因此整流二極管 VD 導(dǎo)通， 然后經(jīng)過(guò) VD 和 C 整流濾波后向輸出端輸出能量。通過(guò)調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)管開(kāi)通/關(guān)閉時(shí)間， 即可維持輸出電壓恒定。

圖 9.4反激開(kāi)關(guān)電源開(kāi)關(guān)截止的狀態(tài)圖

反激式變換器具有以下主要特點(diǎn)：

（1）高頻變壓器兩側(cè)繞組極性互為異名端，初級(jí)繞組的同名端連接輸入電源 的正端，而其異名連端接功率開(kāi)關(guān)管的驅(qū)動(dòng)端。

（2）高頻變壓器既能起儲(chǔ)能作用，又能起傳輸能量的作用。

（3）只要高頻變壓器的匝數(shù)比滿(mǎn)足要求，輸出電壓均可高于或低于輸入電壓

（4）反激變換器設(shè)計(jì)靈活多變，通過(guò)添加變壓器次級(jí)繞組的輸出個(gè)數(shù)，就可 以構(gòu)成多端輸出。

（5）一般情況下，反激變換器中不需要，也不可以在輸出濾波電容和整流二極管之間串接低頻率的電感。相比于正激變換器少一個(gè)電感元器件。

（6）可在連續(xù)模式或非連續(xù)模式下工作。

反激變壓器每路輸出與初級(jí)側(cè)相互隔離。反激式變換器普遍用于小功率開(kāi)關(guān)電源場(chǎng)合。 Buck與 Boost 變換器不使用變壓器，是非隔離式的變換器，而且不能夠?qū)崿F(xiàn)多 端輸出，因此兩者均不考慮。正激變換器使用變壓器且是隔離的，但正激變壓器無(wú) 法達(dá)到儲(chǔ)存能量的要求，同時(shí)正激變換器普遍應(yīng)用于要求對(duì)輸出功率大的開(kāi)關(guān)電源 中，并且對(duì) MOS 管的要求也更嚴(yán)格。反激式變換器因包括高頻變壓器，輸出與輸入可以相互隔離，還有通過(guò)可以增加輸出繞組數(shù)，到達(dá)多端輸出的要求，多用于輸出功率小的開(kāi)關(guān)電路中。