時(shí)間:2024-10-09 17:01:52來源:21ic電子網(wǎng)
開關(guān)變壓器,同時(shí)也會(huì)被當(dāng)作脈沖變壓器進(jìn)行稱呼,這是它的另一個(gè)名字。它是屬于在開關(guān)電源當(dāng)中的變壓器,也就工作在開關(guān)狀態(tài)當(dāng)中。一般都是工作在脈沖狀態(tài)下,其頻率范圍從十來Hz到幾千Hz不等的頻率條件下。
關(guān)于對(duì)開關(guān)變壓器的分類,對(duì)于輸入電壓來說,有單激式和雙激式之分:對(duì)于輸出電壓來說,又有正激式和反激式之分。單激式和雙激式開關(guān)電源,或正激式和反激式開關(guān)電源,它們使用的開關(guān)變壓器,在工作原理方面也有很大的不同。
當(dāng)開關(guān)變壓器的輸入電壓為直流脈沖電壓時(shí),稱為單極性脈沖輸入,這種單極性脈沖輸入的開關(guān)電源稱為單激式變壓器開關(guān)電源:當(dāng)開關(guān)變壓器的輸入電壓為正、負(fù)交替的脈沖電壓時(shí),稱為雙極性脈沖輸入,這種雙極性脈沖輸入的開關(guān)電源稱為雙激式變壓器開關(guān)電源;當(dāng)變壓器的初級(jí)線圈正在被直流脈沖電壓激勵(lì)時(shí),變壓器的次級(jí)線圈正好有功率輸出,這種開關(guān)電源稱為正激式變壓器開關(guān)電源;當(dāng)變壓器的初級(jí)線圈正好被直流脈沖電壓激勵(lì)時(shí),變壓器的次級(jí)線圈沒有向負(fù)載提供功率輸出,而僅在變壓器初級(jí)線圈的激勵(lì)電壓被關(guān)斷后才向負(fù)載提供功率輸出,這種變壓器開關(guān)電源稱為反激式開關(guān)電源。
設(shè)開關(guān)變壓器鐵芯的截面為S,當(dāng)幅度為U、寬度為τ的矩形脈沖電壓施加到開關(guān)變壓器的初級(jí)線圈上時(shí),在開關(guān)變壓器的初級(jí)線圈中就有勵(lì)磁電流流過:同時(shí),在開關(guān)變壓器的鐵芯中就會(huì)產(chǎn)生磁場,變壓器的鐵芯就會(huì)被磁化,在磁場強(qiáng)度為H的磁場作用下又會(huì)產(chǎn)生磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁力線通量,簡稱磁通,用“”表示:磁感應(yīng)強(qiáng)度B或磁通φ受磁場強(qiáng)度H的作用而發(fā)生變化的過程,稱為磁化過程。所謂的勵(lì)磁電流,就是讓變壓器鐵芯充磁和消磁的電流。
開關(guān)變壓器工作原理
220V的交流電,經(jīng)過整流濾波,變成310V的直流。這個(gè)直流電壓,通過開關(guān)變壓器的初級(jí)加在開關(guān)管的集電極,同時(shí),開關(guān)管的基極加有一定的偏壓,這個(gè)偏壓會(huì)使開關(guān)管導(dǎo)通。由于通電瞬間的開關(guān)管導(dǎo)通,這樣接在開關(guān)管集電極的開關(guān)變壓器的初級(jí)上產(chǎn)生電流,這個(gè)電流在開關(guān)變壓器的磁芯上產(chǎn)生磁場,這個(gè)磁場在反饋線圈上產(chǎn)生電壓,這個(gè)電壓加在開關(guān)管的基極,這個(gè)正反饋電壓使開關(guān)管更加導(dǎo)通,磁場加大,反饋電壓增大。開關(guān)管進(jìn)一步導(dǎo)通,直到飽和。飽和后的通過開關(guān)管集電極的電流最大。但電流的變化幅度減小。直到不變化。開關(guān)變壓器初級(jí)電流不變化了,感應(yīng)的磁場也消失了,反饋的電壓也消失了。開關(guān)管基極由于反饋電壓消失,它由深度的飽和狀態(tài),迅速退回導(dǎo)通狀態(tài),集電極電流迅速減小,這個(gè)減小的電流,使磁芯上產(chǎn)生一個(gè)與前述相反的磁場,這個(gè)相反的磁場在反饋線圈上同樣產(chǎn)生一個(gè)與上述相反的反饋電壓,這個(gè)電壓加在開關(guān)管的基極上,加速了開關(guān)管由導(dǎo)通趨于截止,開關(guān)管截止后,電流消失,反饋電壓消失,開關(guān)管在直流偏壓的作用下,又開始了下一個(gè)導(dǎo)通、飽和、導(dǎo)通、截止的過程。這樣的過程不斷地循環(huán),就是開關(guān)電源的工作原理。
反激式:反激式開關(guān)電源是指使用反激高頻變壓器隔離輸入輸出回路的開關(guān)電源。“反激”指的是在開關(guān)管接通的情況下,當(dāng)輸入為高電平時(shí)輸出線路中串聯(lián)的電感為放電狀態(tài);相反,在開關(guān)管斷開的情況下,當(dāng)輸入為高電平時(shí)輸出線路中的串聯(lián)的電感為充電狀態(tài)。
工作原理:變壓器的一次和二次繞組的極性相反,這大概也是Flyback名字的由來:a.當(dāng)開關(guān)管導(dǎo)通時(shí),變壓器原邊電感電流開始上升,此時(shí)由于次級(jí)同名端的關(guān)系,輸出二極管截止,變壓器儲(chǔ)存能量,負(fù)載由輸出電容提供能量。b.當(dāng)開關(guān)管截止時(shí),變壓器原邊電感感應(yīng)電壓反向,此時(shí)輸出二極管導(dǎo)通,變壓器中的能量經(jīng)由輸出二極管向負(fù)載供電,同時(shí)對(duì)電容充電,補(bǔ)充剛剛損失的能量。反激電路的演變:可以看作是隔離的Buck/Boost電路:
在反激電路中,輸出變壓器T除了實(shí)現(xiàn)電隔離和電壓匹配之外,還有儲(chǔ)存能量的作用,前者是變壓器的屬性,后者是電感的屬性,因此有人稱其為電感變壓器,有時(shí)我也叫他異步電感。
正激式變壓器開關(guān)電源輸出電壓的瞬態(tài)控制特性和輸出電壓負(fù)載特性,相對(duì)來說比較好,因此,工作比較穩(wěn)定,輸出電壓不容易產(chǎn)生抖動(dòng),在一些對(duì)輸出電壓參數(shù)要求比較高的場合,經(jīng)常使用。
所謂正激式變壓器開關(guān)電源,是指當(dāng)變壓器的初級(jí)線圈正在被直流電壓激勵(lì)時(shí),變壓器的次級(jí)線圈正好有功率輸出。
反激的變壓器可以看作一個(gè)帶變壓功能的電感,是一個(gè)buck-boost電路。正激的變壓器是只有變壓功能,整體可以看成一個(gè)帶變壓器的buck電路。二次側(cè)接第一個(gè)整流二極管的負(fù)端接電解電容的是反擊,接電感的是正激。
總地來說,正激反激工作原理不同,正激是初級(jí)工作次級(jí)也工作,次級(jí)不工作有續(xù)流電感續(xù)流,一般是CCM模式。功率因數(shù)一般不高,而且輸入輸出和變比占空比成比例。反激是初級(jí)工作,次級(jí)不工作,兩邊獨(dú)立開來,一般DCM模式下,理論上是單位功率因數(shù),但是變壓器的電感會(huì)比較小,而且需要加氣隙,所以一般適合中小功率情況.一般的電源書都會(huì)有具體的介紹和設(shè)計(jì)公式。
正激變壓器是理想的,不儲(chǔ)能,但是由于勵(lì)磁電感(Lp)是有限值,勵(lì)磁電流使得磁芯B會(huì)大,為避免磁通飽和,變壓需要輔助繞組進(jìn)行磁通復(fù)位;反激變壓器工作形式可以看做耦合電感;電感先儲(chǔ)能,再放能。由于反激變壓器的輸入、輸出電壓極性相反,固當(dāng)開關(guān)管斷開之后,次級(jí)可以提供磁芯一個(gè)復(fù)位電壓,因而反激變壓器不需額外增加磁通復(fù)位繞組。
主要區(qū)別
正激反激主要區(qū)別在高頻變壓器的工作方式不同但他們?cè)谕幌笙奚稀Uな钱?dāng)變壓器原邊開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)同時(shí)能量被傳遞到負(fù)載上,當(dāng)開關(guān)管截止是變壓器的能量要通過磁復(fù)位電路去磁。反激是和正激相反,當(dāng)原邊開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)給變壓器存儲(chǔ)能量。但能量不會(huì)加在負(fù)載上,當(dāng)開關(guān)管截止時(shí),變壓器的能量釋放到負(fù)載側(cè)。正激開關(guān)電源,后面多的那個(gè)二級(jí)管是續(xù)流二級(jí)管,一般輸出部分還會(huì)多加一個(gè)儲(chǔ)能電感,正激和反激最重要的區(qū)別是變壓器初次級(jí)的相位是反相的。
最大區(qū)別
正激與反激的工作最大區(qū)別是,當(dāng)開關(guān)管關(guān)斷時(shí),正激的輸出主要靠儲(chǔ)能電感和續(xù)流二級(jí)管來維持輸出,而反激的輸出主要靠變壓器次級(jí)釋放能量來維持輸出。正激電路不宜做多路輸出,正激電路要用脈寬調(diào)整做穩(wěn)壓必須在次極整流以后串電感,不然輸出電壓主要由輸入決定,與脈寬影響不大,脈寬只影響輸出紋波。如用正激電路做多路輸出原理上存在的問題:如每路輸出不用電感,那么對(duì)輸入變化沒有穩(wěn)壓作用,且沒有開關(guān)電源應(yīng)有的安全性。如果每路加電感:那么輸出電壓在理論上與負(fù)載大小有關(guān),不參與反饋的回路就不正。
反激電路在原理上就適合多路輸出穩(wěn)壓。反激電路首先儲(chǔ)能,后把能量按各路的電壓比率供應(yīng)給每一路,先可以認(rèn)為每路的輸出比例是不變的(實(shí)際有誤差看下面),按電流誰需要多給誰多的原則分配。
關(guān)于反饋
被反饋的這一路總是很準(zhǔn)的因?yàn)榫褪前凑宜麃矸答伒,但反饋的一路一定要有一點(diǎn)負(fù)載。不然會(huì)加大輸出各路間的不平衡?梢杂枚嗦芳訖(quán)來進(jìn)行反饋,就可以使誤差的矢量和為零,通俗點(diǎn)讓誤差在各路間均衡,哪路的權(quán)重大,哪路的精度就高。變壓器遵守各個(gè)瞬態(tài)電壓比等于線圈比,這是理解中用得最多的一個(gè)條件。
關(guān)于開關(guān)電源
正激式是開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)變壓器次級(jí)電路工作,反激式是開關(guān)管截止時(shí)變壓器次級(jí)電路工作(開關(guān)截止,主級(jí)能量傳遞給次級(jí),次級(jí)工作開關(guān)閉合,主級(jí)電感線圈存儲(chǔ)能量)。 正激式開關(guān)電源輸出必需有續(xù)流二極管而反激式?jīng)]有(它們的變壓器繞法也不一樣。反激式變壓器初次極工作時(shí)間相反而正激式初次極工作時(shí)間相同)正激跟反激相比最大的問題的用的器件更多,雖然好像沒多幾個(gè),但都是必不可少,而且成本都是很高的。電路比反激式變壓器開關(guān)電源多用一個(gè)大儲(chǔ)能濾波電感,以及一個(gè)續(xù)流二極管。 正激式變壓器開關(guān)電源輸出電壓受占空比的調(diào)制幅度,相對(duì)于反激式變壓器開關(guān)電源來說要低很多,因此,正激式變壓器開關(guān)電源要求調(diào)控占空比的誤差信號(hào)幅度比較高,誤差信號(hào)放大器的增益和動(dòng)態(tài)范圍也比較大。
正激式變壓器開關(guān)電源為了減少變壓器的勵(lì)磁電流,提高工作效率,變壓器的伏秒容量一般都取得比較大,并且為了防止變壓器初級(jí)線圈產(chǎn)生的反電動(dòng)勢把開關(guān)管擊穿,正激式變壓器開關(guān)電源的變壓器要比反激式變壓器開關(guān)電源的變壓器多一個(gè)反電動(dòng)勢吸收繞組,因此,正激式變壓器開關(guān)電源的變壓器的體積要比反激式變壓器開關(guān)電源的變壓器的體積大。
正激式變壓器開關(guān)電源還有一個(gè)更大的缺點(diǎn)是在控制開關(guān)關(guān)斷時(shí),變壓器初級(jí)線圈產(chǎn)生的反電動(dòng)勢電壓要比反激式變壓器開關(guān)電源產(chǎn)生的反電動(dòng)勢電壓高。因?yàn)橐话阏な阶儔浩鏖_關(guān)電源工作時(shí),控制開關(guān)的占空比都取在0.5左右,而反激式變壓器開關(guān)電源控制開關(guān)的占空比都取得比較小。
應(yīng)用區(qū)別
正激式變壓器不蓄積能量,只擔(dān)負(fù)偶合傳輸,反激式變壓器需把開通過程中的能量蓄積在本身,關(guān)斷過程中再釋放:正激式繞組同相位,反激式繞組反相;正激式變壓器不用調(diào)節(jié)電感值,反激式需調(diào)節(jié)。正激式工作存在剩磁為防飽和需消磁電路,本身不蓄能需要蓄能線圈和續(xù)流二極管,反激式不用。
反激主要用在150-200瓦以下的情況,正激則用在150w到幾百瓦之間。之所以反激更廣范就是因?yàn)槲覀內(nèi)粘V?00w以下的電源比較常見,應(yīng)用比較常見,所以也就比較廣泛啦。原理就是一個(gè)通過儲(chǔ)能再通過變比進(jìn)行變壓的,一個(gè)是直接通過變比進(jìn)行變壓的。正激初級(jí)繞組同名端都是正極所以叫正激,反激一個(gè)在正,一個(gè)在負(fù)所以叫反激。
反激式可做小功率,成本低,調(diào)試相對(duì)簡單些,所以在小功率電源中常用。它們的區(qū)別: 主變壓器方面, 正激的需增加消磁繞組,當(dāng)然也有的用增加兩個(gè)二極管在主繞組進(jìn)行消磁,無論如何正激電源必須增加消磁回路。反激不用增加輸出儲(chǔ)能電感,因?yàn)槟芰磕軆?chǔ)存在次級(jí)線圈中 ,正激須增加輸出儲(chǔ)能電感,且整流部分需增加續(xù)流二極管。
中國傳動(dòng)網(wǎng)版權(quán)與免責(zé)聲明:凡本網(wǎng)注明[來源:中國傳動(dòng)網(wǎng)]的所有文字、圖片、音視和視頻文件,版權(quán)均為中國傳動(dòng)網(wǎng)(m.u63ivq3.com)獨(dú)家所有。如需轉(zhuǎn)載請(qǐng)與0755-82949061聯(lián)系。任何媒體、網(wǎng)站或個(gè)人轉(zhuǎn)載使用時(shí)須注明來源“中國傳動(dòng)網(wǎng)”,違反者本網(wǎng)將追究其法律責(zé)任。
本網(wǎng)轉(zhuǎn)載并注明其他來源的稿件,均來自互聯(lián)網(wǎng)或業(yè)內(nèi)投稿人士,版權(quán)屬于原版權(quán)人。轉(zhuǎn)載請(qǐng)保留稿件來源及作者,禁止擅自篡改,違者自負(fù)版權(quán)法律責(zé)任。
產(chǎn)品新聞
更多>2024-10-18
2024-10-15
2024-09-13
2024-09-09
2024-09-06
英偉達(dá)Blackwell可支持10萬億參數(shù)模型AI...
2024-09-05
推薦專題
更多>