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  • 反激式,正激式開關(guān)電源區(qū)別解析
    • 發(fā)布時間:2023-05-11 18:09:14
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    反激式,正激式開關(guān)電源區(qū)別解析
    反激式開關(guān)電源
    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)輸入為高電平時輸出線路中的串聯(lián)的電感為充電狀態(tài)。
    正激式開關(guān)電源
    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,在一些對輸出電壓參數(shù)要求比較高的場合,經(jīng)常使用。
    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它們在同一象限上。正激是當(dāng)變壓器原邊開關(guān)管導(dǎo)通時同時能量被傳遞到負(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)通時給變壓器存儲能量。但能量不會加在負(fù)載上,當(dāng)開關(guān)管截止時,變壓器的能量釋放到負(fù)載側(cè)。正激開關(guān)電源,后面多的那個二級管是續(xù)流二級管,一般輸出部分還會多加一個儲能電感,正激和反激最重要的區(qū)別是變壓器初次級的相位是反相的。
    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,正激的輸出主要靠儲能電感和續(xù)流二級管來維持輸出,而反激的輸出主要靠變壓器次級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(實際有誤差看下面),按電流誰需要多給誰多的原則分配。
    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為我們?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。原理就是一個通過儲能再通過變比進行變壓的,一個是直接通過變比進行變壓的。正激初級繞組同名端都是正極所以叫正激,反激一個在正,一個在負(fù)所以叫反激。
    反激式可做小功率,成本低,調(diào)試相對簡單些,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二極管在主繞組進行消磁,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能電感,因為能量能儲存在次級線圈中 ,正激須增加輸出儲能電感,且整流部分需增加續(xù)流二極管。
    一般在100W以內(nèi)我們習(xí)慣用反激拓?fù)鋪碜觯^100W的用正激比較合適。為何?
    在計算反激開關(guān)電源時,反激功率做得越大,原邊電感量肯定是越小的,這跟拓?fù)涞奶匦杂嘘P(guān),我們先來分析一下反激的工作過程:
    反激式 正激式 開關(guān)電源
    上圖為反激的基本拓?fù)?,?dāng)MOS開關(guān)管開通時,變壓器原邊繞組上正,下方,此時變壓器副邊繞組上負(fù)下正,整流二極管VD截止,在MOS開通的時段,變壓器的勵磁能量由于沒有通路釋放從而全部存儲在變壓器中。
    當(dāng)MOS開關(guān)管關(guān)閉之后,變壓器原邊繞組電位變成下正上負(fù),根據(jù)同名端,此時副邊繞組的電位為上正下負(fù),整流二極管VD導(dǎo)通,變壓器釋放能量,磁芯復(fù)位。
    就是這樣周而復(fù)始,使輸出穩(wěn)壓。
    由于這種不斷存儲又釋放存儲又釋放的工作模式?jīng)Q定變壓器的是很容易飽和的,為了控制變壓器不飽和,通常的做法就是加氣隙。
    為了方便,我們用反激DCM的公式,簡單說明一下:
    反激式 正激式 開關(guān)電源
    Lp:原邊感量,Ip:原邊電流,Vin最低輸入電壓,D:占空比,P輸入功率,f開關(guān)頻率
    我們通過幾個簡單的公式就可以看出,反激電源的原邊電感量是受到了限制的。
    反激式 正激式 開關(guān)電源
    再通過上面的公式,可知感量和Lp和峰值電流定了之后,要使磁芯不飽和,我們只能通過增大Np匝數(shù)來降低磁通密度,Np增大了,Lp是定了磁芯必然要加氣隙。有計算經(jīng)驗的人都知道,反激變壓器尤其是功率打了變壓器感量都是比較小的。
    下面我們來看看正激:
    反激式 正激式 開關(guān)電源
    上圖為正激電源的基本拓?fù)?,開關(guān)MOS管開通時,原邊繞組NP1為上正下負(fù),根據(jù)同名端判定此時副邊繞組NS也為上正下負(fù),輸出整流二極管VD1是導(dǎo)通的,原邊導(dǎo)通的同時副邊也導(dǎo)通,能量每個周期都能夠得到即時釋放。
    變壓器不存在存儲階段,雖然原邊也有比較大的電流,但這電流大部分都是由副邊折射過來的,初級和次級是同時有電流的,而且產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度相等,方向相反,當(dāng)負(fù)載變重,初級電流也相應(yīng)加大,抵消了磁芯磁場的變化,所以正激不用考慮正激的電感量的大小,繞多大就是多大。
    當(dāng)然別忘記還有一部分勵磁電流,但由于電感量很大勵磁電流是很小的,開關(guān)MOS開通時,(不考慮功率部分,只考慮勵磁電流)變壓器原邊電感上陣下負(fù),勵磁電流線性上升,等到開關(guān)MOS關(guān)閉時,NP1繞組下正上負(fù),此時通過同名端可知,NP2上正下負(fù)D1導(dǎo)通,原邊電感存儲的勵磁能量通過NP2和D1釋放出去,返回到輸入大電容上,磁芯復(fù)位。當(dāng)然變壓器也存在漏感,這部分漏感就生了正激的尖峰電壓。
    通過上面的對比,我們可知,同樣一個功率變壓器,可得到如下結(jié)論。
    1、反激變壓器的電感量很小,而正激變壓器的電感量很大。
    2、反激變壓器通過副邊輸出繞組復(fù)位,正激變壓器有專門的復(fù)位繞組復(fù)位。
    3、反激變壓器需要復(fù)位的勵磁能量但同時也是整個功率部分的能量,正激變壓器復(fù)位的也是勵磁部分的能量,但這個勵磁能量不包含功率部分的能量(暫且用能量這個詞,能明白就好)。
    結(jié)論分析:
    首先說反激,電感量跟正激比很小的。我們都只到變壓存在的漏感與很多因素有關(guān),由于感量小,變壓器只要有一點漏感,這個漏感在整個原邊電感的占比是比較大的,而電感的能量1/2*Lp*Ip^2在電感和漏感中的比例是按照感量大小的比例來分配的,一旦漏感比例大了,漏感中存儲的能量是不能轉(zhuǎn)化到副邊,大部分是通過其它通路來消耗(轉(zhuǎn)換成損耗)的,可想而知,功率越大,感量越小,漏感比例越容易變大,造成的損耗也將越來越大,不但損耗超大而且這個漏感造成的尖峰將隨功率的增大而越來越大,非常難處理,或者說到了一定的功率量,根本無法處理。
    我們再看正激,電感量跟反激比是很大的。由于感量大,變壓器就算有一定的漏感,但這個漏感在整個變壓器中所占的比例也是比較小的。漏感占比很小,浪費的能量肯定比較小,所產(chǎn)生的尖峰也很好處理。
    通過上面的簡單描述,我相信大家也明白為何反激電源的功率就是做不大?并且還可以印證我們平時測量反激時DS尖峰是比較高的,而正激DS尖峰是非常小的。
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