正激变换器拓扑是一种常见的DC-DC电源拓扑结构,以下是关于它的详细介绍:
基本组成
- 主开关:通常为MOSFET,用于控制输入电压的通断。
- 变压器:实现电压隔离和电压变换,传递能量。
- 续流二极管:在开关关断时提供能量续流,保证输出电压的连续性。
- 储能电感:开关关闭时储存能量,开关打开时释放能量到输出端。
- 输出滤波电容:平滑输出电压,减小输出纹波。
工作原理
- 开关导通阶段:主开关管导通,输入电压加在变压器初级绕组上,初级绕组电流线性增加,磁芯储能,次级绕组产生感应电压,整流二极管导通,为负载供电,同时储能电感储存能量。
- 开关关断阶段:主开关管关断,初级电流切断,次级整流二极管截止,储能电感通过续流二极管向负载继续供电,变压器磁芯退磁,磁能通过复位绕组或其他复位方式回到电源或消耗掉。
磁复位技术
- 辅助磁通绕组复位:增加附加线圈,开关管关断时,磁化能量通过辅助磁通绕组回馈到电源,无损复位,但绕制难度大,体积大,需附加抑止尖峰电压电路,占空比不能超0.5。
- RCD箝位复位:开关管关断后,磁化能量部分转移到开关管并联电容,部分消耗在箝位电阻上。结构简单,关断电压箝位,占空比可大于0.5,但磁化能量损耗大,适用于廉价、效率要求不高的场合。
- LCD缓冲网络复位:开关管关断后,磁化能量存储在箝位电容中,开关管关断电压箝位在2Uin,LC中能量无损回馈到电源,效率高,但占空比最大为0.5,输入电压范围受限。
拓扑分类
- 按驱动管子个数分:有单管正激和双管正激。双管正激磁集成变换器是一种高频变压器磁芯双向磁化的电路拓扑,能有效减小开关管电流应力,输入输出电压增益高。
- 按拓扑结构的形式分:有单个变换器和串、并组合变换器。
优缺点
- 优点:电压应力小,开关管和二极管承受的电压应力较小;输出电流连续性好、纹波小,有利于稳定输出;能量传递效率较高,适用于中高功率应用场合。
- 缺点:变压器设计复杂,需要复位绕组,绕制复杂;高频率工作时,开关损耗和二次侧整流二极管的损耗较大;电路控制和设计比反激拓扑复杂。