电源硬件设计—-正激变换器(Forward Converter)基础

百科   2024-12-19 11:39   广东  

1 正激变换器(Forward Converter)拓扑结构

正激变换器拓扑结构,如图所示:

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拓扑结构分析:

  • 输入电压 Vi

  • 输出电压 Vo

  • 开关组件 S

  • 变压器 T

  • 原边线圈圈数 Np

  • 副边线圈圈数 Ns

  • 整流理想二极管 D1,D2

  • 滤波电容 C


  • 2 正激变换器(Forward Converter)原理

    正激变换器(Forward Converter)拓扑结构,如图所示:

    S导通(开关管导通)时:


  • 电流由输入电压端流经变压器原边线圈与开关形成电流回路,此时变压器原边线圈两端压降为Vi

  • 变压器原边线圈因电流流过而产生磁力线,其透过铁芯传到副边线圈,副边线圈产生感应电势

  • 副边线圈两端感应电压Vi/n,使得理想整流二极管D1导通,电流形成回路,通过D1、输出储能电感与输出电容

  • 副边储能电感两端固定压降VL,使得电感线圈上产生电流,此电流于电感铁芯内累积磁力线,直到开关关闭为止

  • S关断(开关管关断)时:

  • 原边线圈因开关关断,原边无电流回路产生。原边线圈上产生反电动势,该反电动势与占空比D相关

  • 变压器副边线圈因产生的感应电势极性,使得整流二极管D1关断,此时变压器能量传输截止

  • 电感产生反电势,使得续流二极管导通,储能电感于开关关断时续流,电感上压降与输出相同

  • 储存电感将导通时间储存于铁芯内的磁力线,透过电感上的感应线圈,由电流形式进行释放

  • 正激变换器电压转换公式:

    D = 占空比
    T = 周期
    n = 变压器匝比

    电压波形如图所示:

    3 正激变换器(Forward Converter)应用举例

    已知:输入电压值为 Vi
    给定:变压器匝比为 n
    调制:占空比为 D
    得出:输出电压值为 Vo

    应用举例:
    应用于输入电压为100V,隔离输出电压需求为5V,隔离变压器圈比为5。求占空比需控制在多少才能使得输出电压稳定在5V?

    4 正激变换器(Forward Converter)应用环境

    正激变换器特点:


    正激
    拓扑形式隔离降压型
    压比(Vo/Vi)D/n
    变压器利用率
    功率应用范围<300W
    功率密度
    开关管一个(原边主动开关)
    成本
    调制方式脉冲宽度调制(PWM)
    控制芯片UCC38C42


    应用环境:

  • 控制模块简易稳定

  • 一般范围功率输出需求

  • 低价格产品应用


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