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      1. 雙管反激變換器研究分析

        時間:2024-07-19 18:42:39 理工畢業論文 我要投稿
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        雙管反激變換器研究分析

        摘要:研究了基于峰值電流模式的雙管反激變換器,分析了它的工作原理,說明了它在高壓輸入場合的優點。

        引言

        反激變換電路由于具有拓撲簡單,輸入輸出電氣隔離,升/降壓范圍廣,多路輸出負載自動均衡等優點,而廣泛用于多路輸出機內電源中。在反激變換器中,變壓器起著電感和變壓器的雙重作用,由于變壓器磁芯處于直流偏磁狀態,為防磁飽和要加入氣隙,漏感較大。當功率管關斷時,會產生很高的關斷電壓尖峰,導致開關管的電壓應力大,有可能損壞功率管;導通時,電感電流變化率大[1][2]。因此在很多情況下,必須在功率管兩端加吸收電路。

        雙管反激變換電路,在功率管關斷時,由于變壓器漏感電流流過續流二極管反饋給電源的嵌位作用,而使功率管的電壓應力和輸入電壓相等?梢娫诟邏狠斎雸龊想p管反激電路有其特有的優點[3]。

        圖1

        1 電路分析

        電路圖如圖1所示。在穩態工作條件下,為了簡化分析,假設所有開關器件都是理想的;漏感Lr遠小于勵磁電感Lm;L2為變壓器副邊等效電感;電路工作在CCM模式。

        電路共有4個工作模式,工作過程如圖2所示。

        ——模式1[t0-t1]在S1和S2開通后的t0時刻,輸入直流電壓Uin作用于Lr和Lm上,D1和D2關斷,漏感電流iLr線性上升,則有

        iLr(t)=iLr(t0)+[Uin/Lr Lm](t-t0) (1)

        D1和D2承受反壓為Uin,而D3承受反壓為Uo+(N2/N1)Uin,iL2=0,由濾波電容C向負載供電。

        在t1時刻漏感電流iLr為

        iLr(t1)=iLr(t0)+[Uin/(Lr Lm)](t1-t0) (2)

        ——模式2[t1-t2]在t1時刻關斷S1和S2,由于電感電流不能突變,感應電勢反向,D1和D2導通鉗位使S1和S2承受正壓為Uin;同時D3導通,副邊電流iL2形成。原邊電流iLr線性下降,即

        在t2時刻原邊電流

        iL2(t2)=(N1/N2[iLr(t1)]-(N1Uo/N2Lm)(t2-t1)]=0 (5)

        ——模式3[t2-t3]在t2時刻D1和D2中的電流和漏感電流iLr下降到0,iL2達到最大。此后iL2線性下降,

        iL2(t)=iL2(t2)-(UO/L2)(t-t2) (6)

        在t3時刻

        iL2(t3)=iL2(t2)-(UO/L2)(t3-t2) (7)

        在此階段D1和D2承受反壓為,S1和S2承受正壓為。

        ——模式4[t3-t4]在t3時刻開通S1和S2,輸入電壓Uin直接作用于Lr和Lm上,漏感電流iLr從0開始線性上升,

        iLr(t)=(Uin (N1/N2)/Lr)(t-t3) (8)

        此時D3仍導通,給電容C充電和向負載供電,iL2(t)以更大的斜率線性下降,為漏感電流iLr減去勵磁電感Lm上電流。

        iL2(t)=N1/N2[ils(t)-(N1/N2)/LmUo(t-t3)] (9)

        iLr(t)=[Uin (N1/N2)Uo]/Lr(t-t3) (10)

        在t4時刻D1和D2反壓由上升到Uin,iLr(t)上升到勵磁電流iLm,iL2(t)=0,D3反偏,開始新的PWM周期。

        由上述分析可知,雙管反激變換器具有以下優點:

        ——續流二極管將漏感能量回饋給電源;

        ——有效抑制關斷電壓尖峰,使開關管電壓應力為輸入電壓;

        ——不需要額外的吸收電路。

        圖3

        2 控制系統結構

        采用峰值電流控制模式,如圖3所示。由于引入電流反饋,使系統性能具有明顯的優點[3]:

        ——具有良好的線性調整率,反應速度快;

        ——消除輸出濾波電感帶來的極點,使二階系統變為一階系統,穩定性好;

        ——固有逐個脈沖電流限制,簡化了過載保護和短路保護。

        電流型也有缺點,在占空比

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