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反激式开关电源设计的思考一

     反激式开关电源设计的思考一

            王佰营   徐丽红

      对一般变压器而言,原边绕组的电流由两部分组成,一部分是负载电流分量,它的大小与副边负载有关;当副边电流加大时,原边负载电流分量也增加,以抵消副边电流的作用。另一部分是励磁电流分量,主要产生主磁通,在空载运行和负载运行时,该励磁分量均不变化。
     励磁电流分量就如同抽水泵中必须保持有适量的水一样,若抽水泵中无水,它就无法产生真空效应,大气压就无法将水压上来,水泵就无法正常工作;只有给水泵中加适量的水,让水泵排空,才可正常抽水。在整个抽水过程中,水泵中保持的水量又是不变的。这就是,励磁电流在变压器中必须存在,并且在整个工作过程中保持恒定。
    正激式变压器和上述基本一样,初级绕组的电流也由励磁电流和负载电流两部分组成;在初级绕组有电流的同时,次级绕组也有电流,初级负载电流分量去平衡次级电流,激励电流分量会使磁芯沿磁滞回线移动。而初次级负载安匝数相互抵消,它们不会使磁芯沿磁滞回线来回移动,而励磁电流占初级总电流很小一部分,一般不大于总电流10%,因此不会造成磁芯饱和。
    反激式变换器和以上所述大不相同,反激式变换器工作过程分两步:
      第一:开关管导通,母线通过初级绕组将电能转换为磁能存储起来;
      第二:开关管关断,存储的磁能通过次级绕组给电容充电,同时给负载供电。
    可见,反激式变换器开关管导通时,次级绕组均没构成回路,整个变压器如同仅有一个初级绕组的带磁芯的电感器一样,此时仅有初级电流,转换器没有次级安匝数去抵消它。初级的全部电流用于磁芯沿磁滞回线移动,实现电能向磁能的转换;这种情况极易使磁芯饱和。
    磁芯饱和时,很短的时间内极易使开关管损坏。因为当磁芯饱和时,磁感应强度基本不变,dB/dt近似为零,根据电磁感应定律,将不会产生自感电动势去抵消母线电压,初级绕组线圈的电阻很小,这样母线电压将几乎全部加在开关管上,开关管会瞬时损坏。
    由上边分析可知,反激式开关电源的设计,在保证输出功率的前提下,首要解决的是磁芯饱和问题。
如何解决磁芯饱和问题?磁场能量存于何处?将在下一篇文章:反激式开关电源变压器设计的思考二中讨论。


关键词:开关电源 反激式   磁芯 饱和

关于单端自激式(RCC)反激开关电源的简单调试请点击:

         单端自激式(RCC)反激开关电源的简单调试

关于单端自激式(RCC)反激开关电源的设计请点击:

       ST公司自激式开关电源设计一

          ST公司自激式开关电源设计二

          ST公司自激式开关电源设计三

      关于单端反激开关电源磁芯选择请点击:

       单端反激式开关电源磁芯尺寸和类型的选择

       反激式开关电源设计的思考六

       反激式开关电源设计的思考五

 

       反激式开关电源设计的思考四

       反激式开关电源设计的思考三(磁芯的选取)

       反激式开关电源设计的思考二

       反激式开关电源设计的思考一

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评论 (8条) 发表评论

  • cxwl (游客) (游客) : 很好懂也很深刻!

    2010-11-02 21:55

  • cxwl (游客) : 很好懂也很深刻

    2010-11-02 21:54

  • nothing (游客) : 受教了

    2010-02-20 14:12

  • wby
    wby : 瞬间大电流和大电压加在开关管的CE间,开关管的PN节温度急剧升高,若开关管的设计最大功率不够,就会瞬间烧坏电流密最大处的晶片,使用来流过电流的晶片面积更小,更加加速晶片烧坏速度,如此恶性循环,很快烧坏开关管。假若:若整个开关电源是20W,而开关管是带有足够大散热器且额定电流是600A,,就算磁芯饱和,烧坏的是变压器,而不是开关管;可能开关管就可当冬天取暖的电暖器了。不会烧坏。这只是极端的假设;

    2010-01-28 19:29

  • erwa (游客) : 王佰营 联系上文,该句意思为:当变压器饱和时,初级线圈相当于空心线圈;此时,感抗很小,相当于一个线圈长度的铜导线将母线电压直接连到饱和导通的开关管的C极;若忽略导线电阻,等效于开关管将电源直接短接;此时不是耐压的问题,而是开关管的功耗问题:瞬时烧坏! =========================== 什么功耗问题?

    2010-01-28 13:52

  • wby
    wby : 联系上文,该句意思为:当变压器饱和时,初级线圈相当于空心线圈;此时,感抗很小,相当于一个线圈长度的铜导线将母线电压直接连到饱和导通的开关管的C极;若忽略导线电阻,等效于开关管将电源直接短接;此时不是耐压的问题,而是开关管的功耗问题:瞬时烧坏!

    2009-11-19 13:47

  • 王昆
    王昆 : 王老师: “这样母线电压将几乎全部加在开关管上,开关管会瞬时损坏。这句话如何理解啊?开关管不是有一定的耐压值吗?直流电压就算加上去也不会击穿开关管吧

    2009-11-18 21:58

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