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一種正反激電路

時間:2017-12-19 11:21:08 點擊:

正激變壓器在進行能量傳遞時其勵磁電感總會儲存一定的磁能,在下一個開關周期到來前要將這部分磁能釋放掉否則隨著磁能的積累最終會導致正激變壓器的飽和。最常見的磁復位是在變壓器原邊加一復位繞組,這種復位方式以無功功率的形式將勵磁電感中的磁能返回到電源中去,無功功率理論是無損耗的但實際上受器件影響還是有一些損耗的,正反激電路就是想讓這部分磁能直接傳遞到次邊既提高變壓器的利用率又能提高電路的效率。

正反激電路有好多種比如下面的兩種,

一般正反激電路

圖1 兩種正反激電路

這里想探討的是圖1中(b)電路的衍生電路,把續(xù)流電感換成了變壓器,電路的原有功能不受影響還會增加其它功能,見下圖2。

正反激電路

圖2 一種正反激電路

圖2中上半部分為反激變壓器下半部分為正激變壓器,這個電路應屬真正意義上的正反激電路。不知這個電路是否已經(jīng)存在?

A圖成立,B圖如何復位?

圖2分兩個變壓器早就有專利存在了,可以在網(wǎng)上搜索一下相關文獻。

還能加上有源鉗位 有源鉗位要用到兩個管子在控制上也要麻煩些,這里只想探討單管次級磁復位方式。 B跟A的復位方式差不多,可能B比A的復位方式更好。兩變壓器串聯(lián)電路有不少,同名端不同、感值不同、控制方式不同都可以構(gòu)成不同的電路,版主是否有跟這個電路一樣的相關資料? 我沒有,不過單純從拓撲結(jié)構(gòu)我更傾向于圖二

分析一下這個電路的工作原理,首先為方便分析假設各匝比都是1:1(復位繞組除外)當復位繞組匝數(shù)較多時復位效果不好正反激兩個變壓器中的電感電流大小相當會出現(xiàn)“對沖”的情況,這時的等效電路如圖3

反激

圖3 等效反激電路

因正激變壓器的勵磁電感電流沒有被很好的復位原電路的正激特性體現(xiàn)不出來,電路等效結(jié)果為兩個變壓器串聯(lián)的純反激電路。

另一種情況復位繞組匝數(shù)較少,此時正激變壓器的勵磁電流可以被很好的復位正激特性體現(xiàn)出來,匝數(shù)越小正激特性越強極端的情況如下圖4

正激

圖4 等效正激電路

當正激變壓器的勵磁電流被充分復位后電路就等效為純正激變壓器。

正常情況下這個電路是處于正激反激之間的一種狀態(tài),偏向于哪種是由復位繞組的匝數(shù)所決定的。

下面的是對這個電路進行仿真得到的結(jié)果

25%占空比

圖5占空比25%時的波形

圖5是占空比為25%時候的波形,D_z是正激工作時的二極管D_f是復位工作時的二極管,反激變壓器電感量只影響反激電感電流的峰值正激變壓器的電感量只影響正激電感電流的峰值。

75%占空比

圖6 占空比75%時的波形

圖6是占空比為75%時候的波形,這個電路因?qū)⒄ぷ儔浩鞯膭畲拍芰總鬟f到輸出所以占空比不受限制(勵磁電感在Toff時刻變?yōu)檩敵龅臑V波電感),調(diào)節(jié)復位繞組的匝數(shù)將改變圖中反激電感電流和正激電感電流的相對位置(或稱正反激比重)。

由這個電路聯(lián)想到另一種用法,理想的電源應當是輸入、輸出電流都連續(xù)目前的單級拓撲無法實現(xiàn)這個功能只有采用組合式才能實現(xiàn),見下圖7

boost-buck

圖7Boost-Buck電路

Boost電路的輸入是連續(xù)的Buck電路的輸出是連續(xù)的這兩個電路組合就構(gòu)成了一個輸入輸出電流都連續(xù)的電路。圖7的Boost-Buck電路用到了兩個MOS管和一個大電容如果將圖2的電路稍作變換就能實現(xiàn)同Boost-Buck相似的功能,見圖8

輸入輸出都連續(xù)

圖8輸入輸出都連續(xù)的單管“Boost”電路

將圖2的反激變壓器拆分為兩個獨立電感再增加一個二極管就構(gòu)成了圖8的電路,這個電路左半部分類似一個Boost電路右半部分用正激驅(qū)動替代Buck管,一般兩個電感不能直接串聯(lián)在電路中加入了一個小電容用來抑制高峰值電壓。這個電路的正激磁復位放到初級側(cè)應當也是可以的,其勵磁電流也可以傳遞到輸出。

對圖8的仿真結(jié)果如下

連續(xù)輸入輸出仿真

圖9連續(xù)輸入輸出的波形圖

仿真條件為輸入電壓100V,正激變壓器匝比1:3,占空比50%。輸出電壓大小受正激匝比和占空比的共同作用。因特性跟Boost電路類似,圖8的這種電路也可以看成是一種輸入輸出都連續(xù)的Boost電路,單管實現(xiàn)輸入輸出都連續(xù)的還有Cuk這類電路不過這類電路是用電容來傳遞能量的目前受限于電容工藝水平這類電路的應用還不是很廣。

由輸入輸出都連續(xù)的“Boost”電路可推出輸入輸出都連續(xù)的“Buck”電路,見下圖10

連續(xù)Buck電路

圖10輸入輸出都連續(xù)的單管“Buck”電路

如果將圖8和圖10這兩個電路合并就構(gòu)成了輸入輸出都連續(xù)的Boost-Buck電路,這種電路是Boost和Buck的并聯(lián)同圖7的串聯(lián)方式不同,見下圖11

連續(xù)Boost-Buck

圖11輸入輸出連續(xù)的Boost-Buck電路

這種電路有個特點適用于寬范圍輸入的場合,相同條件下同其它拓撲相比可使用更小的電感成本更低,見下面仿真圖12

寬范圍連續(xù)

圖12輸入輸出電流連續(xù)的寬范圍輸入波形

如圖12當輸入電壓等于輸出電壓時電路對電感的需求為零,當輸入電壓高于輸出電壓時Buck電路工作,當輸入電壓低于輸出電壓時Boost電路工作由于輸入波動電壓被分為兩半,電路對電感的需求也降低為原來的一半(估計的并不確的),還有一種四管Boost-Buck電路也能實現(xiàn)這種寬范圍輸入的功能不過那個電路不能實現(xiàn)輸入輸出電流的連續(xù)性。

有一個高端的mos不是特別好驅(qū)動

還有1樓那個b圖貌似素有問題的哎

復位繞組應該連接到一個電壓源最好,要么是輸入電容要么是輸出電容

對于Buck電路,輸入輸出共地不用高端的MOS還有其它什么好方法嗎?

復位繞組接電壓源是比較安全,像圖b的接法有個好處正激變壓器的去磁速度會很快不利的是二極管要承受高的反向電壓,在圖b中少畫了個小電容可通過這個小電容來調(diào)節(jié)去磁速度和反向耐壓的矛盾。

這種電路研究研究倒是沒什么,但并不具有使用價值。

正激式電路勵磁的儲能很小,不值得去向負載泄放;而人為增大勵磁會增加原邊MOS管的電流應力,不劃算

這個電路要看怎么用了,比如圖2中的復位繞組設置成跟其它繞組相同的匝數(shù)后電路特性如下:

buck-boost

圖13 不同占空比下的Buck-boost電路波形

圖13的仿真結(jié)果,33%占空比時輸入100V輸出50V,50%占空比時輸入輸出都是100V,66%占空比時輸入100V輸出200V,可以推出輸入輸出的直流增益為Uo=Uin*D/(1-D),這是Buck-boost電路的直流增益也是反激電路的直流增益,再看正激反激變壓器中的電感電流,不同的占空比下這兩個電流也幾乎是相同的。推測一下這種用法的幾個特點:輸出可升壓可降壓有反激的特性,輸出電流連續(xù)有正激特性,正激變壓器同時兼做反激功能利用率高(成本低),不單純依靠電感來傳遞能量在相同參數(shù)下可比反激電路功率高。

這個電路反過來看就是個推挽結(jié)構(gòu)

學習,學習

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