《反激变换器(Flyback Converter)在电源硬件设计中的应用》

1 反激变换器(Flyback Converter)拓扑结构

反激变换器拓扑结构,如图所示:

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 D
  • 滤波电容 C
  • 2 反激变换器(Flyback Converter)原理

    反激变换器(Flyback 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
  • 副边线圈两端感应电压Vi/n,因回路上二极管不导通,副边回路上无电流
  • 变压器原边线圈因电流流过而产生磁力线于变压器铁芯内,其数量会随流通电流的时间增加而增加
  • 因副边线圈无电流流通,原边电流增加使得原边能量累积于原边线圈中,直到开关断开为止
  • S关断(开关管关断)时:

  • 原边线圈两端电压因磁力线累积储存在变压器铁芯内,因而产生反电势
  • 原边线圈两端反电势由铁芯内累积的磁力线,使得副边线圈两端电压产生相对感应电势
  • 二极管导通(理想二极管),副边线圈两端电压为Vo,原边线圈两端电压为Vo*n
  • 电流 由副边线圈开始经二极管与输出电容形成回路,并将变压器的能量释放,直到下一次开关导通为止
  • 反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 反激变换器(Flyback 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,隔离变压器匝比为5,求占空比需控制在多少才能使得输出电压稳定在5V?

    4 反激变换器(Flyback Converter)应用环境

    反激变换器特点:

    反激
    拓扑形式 隔离(升/降)压型
    压比(Vo/Vi) (1/n)*(D/(1-D))
    变压器利用率
    功率应用范围 <100W
    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:

  • 宽范围输入电压
  • 低功率输出需求
  • 低价格产品应用
  • 希望本文对大家有帮助,上文若有不妥之处,欢迎指正

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