反激电源及变压器的最大占空比实现

发布日期:2014-09-28 09:28,查看次数:2585

在开关电源当中,占空比发挥着重要的作用,它起着调整开关管导通时间的作用,占空比的值越高,就意味着输出电压越高。占空比在反激电路的设计当中也同样适用,接下来,就将为大家介绍一种产生最大占空比的反激电路设计,以及变压器参数的确定。摸索出了适用于各种PWM芯片的高频反激直流电路算法。

PWM控制器的选择

电路设计当中,几种常见的高频反激式电源集成控制器有两种类型,单芯片式和双芯片式。很多生产商都根据自己的 IC原理编制了电路的设计程式,这些程式都是针对芯片的特有参数设计的,从原理上都能相互解释 ,但却不能通用。对比这些计算程式可以得出:选择 PWM控制器的IC时应考虑不同控制 IC的不同参数,诸如功率控制等级、电流或电压控制模式、频率的要求;不论选用何种驱动芯片,影响变压器设计的主要参数只是频率及控制的最大占空比,其它参数对外部主电路计算的影响可忽略不计;可以在此基础上找到一种符合反激式电路原理并适合不同 PWM芯片的电路设计方法。

Flyback反激电路原理分析

首先从反激式开关电源的基本原理图开始,如图1所示,输入电源首先经过EMC电路滤除差摸及共模干扰,并对交流输入进行整流。 PWM芯片决定MOSFET的导通与截止。在 MOSFET导通期内,能量储存在励磁电感中,次级整流管是截止的,变压器为空载工作;在 MOSFET截止期内变压器励磁电感中的储能释放,转变成感应电势传送到次级,经过整流和滤波后输出直流电压。

占空比1

图 1高频反激式电源基本原理

若初级电流经过磁化电感区后降至零,即为不连续导通模式;若磁化电流未降至零,则为连续导通模式。反激电路工作于连续模式时,其变压器磁心的利用率会显著下降,所以无特殊情况应避免使用。

PWM集成芯片通常接收电流负载最大的输出电路反馈信号,由此来调节 MOSFET的占空比。如果输出的负载增大,则 PWM脉冲控制的导通时间增长,流过初级线圈的电流线性上升,电流峰值增大,变压器储能增加,从而可提高次级带负载能力。开关管和输出整流管的振铃可引起高频 EMI或者环路不稳,解决的办法通常是加吸收电路。

基于最大导通时间计算方法的推导

高频反激开关电源的变压器实质上是一个耦合电感,其设计中的相互制约因素很多。在计算过程中 MOSFET与变压器的铁心可根据设计者的需要在一定范围内选择,本文主张从控制最大占空比参数入手。PWM控制芯片一旦选定,其工作频率与最大占空比也就确定了下来,若超出最大占空比,电源很容易进入非正常工作模式。


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