CP-HW開發部賀文濤反激變換器的原理與設計內容提綱一.反激變換器的拓撲分析二.反激變換器的基本工作原理三.反激變換器的主功率器件設計四.變壓器設計中幾個概念的探討五.輸入濾波器中幾個概念的簡單介紹一.反激變換器的拓撲分析

(a)是降壓變換器；(b)是升壓變換器（一般不超過5倍)；

(c)是升降壓變換器；

(d)是隔離的升降壓變換器；一.反激變換器的拓撲分析BUCK—BOST變換器：既可以升壓也可以降壓!太陽能LED照明燈一種應用電路BUCK-BOST變換器應用舉例:希望大家能理解:一.反激變換器的拓撲分析Flyback變換器的特點：1.具有隔離功能的BUCK—BOST變換器2.既可以升壓也可以降壓16V-100V輸入24V輸出反激二.反激變換器的基本工作原理(一)反激變換器的工作過程:(二)反激變壓器的氣隙問題(三)反激變換器的假負載問題:(四)反激變換器的占空比問題:二.反激變換器的基本工作原理開通關斷1.開通:把能量存儲在磁芯和氣隙里2.關斷:把存儲在磁芯和氣隙里能量通過次級繞組釋放給負載(一)反激變換器的工作過程:二.反激變換器的基本工作原理(二)反激變換器的氣隙問題現在我們假設存在氣隙,則存儲在磁芯中的能量:存儲在氣隙中的能量:真空磁導率相對磁導率Lg

氣隙長度反激變換器的能量究竟是存在氣隙里還是磁芯里??二.反激變換器的基本工作原理相對磁導率為2000氣隙長度為1mm,磁路長度為100mm,的磁環假設有一個變壓器:結論:反激變換器決大部分能量存儲在氣隙里.磁路和電路的相似性去理解磁路.二.反激變換器的基本工作原理1.如果把氣隙繼續加大,那么存儲的能量是否一直加大?2.反激變換器為什么要加氣隙?3.如果不加氣隙反激變換器能工作嗎?思考題:漏掉的太多啦!儲能啊!舉例:1.不加氣隙2.正激變換器加了氣隙二.反激變換器的基本工作原理(三)反激變換器的假負載問題:反激變換器如果沒有負載,會出現什么情況?炸!有時候我們看不到假負載,并不代表沒有假負載,可能是利用電壓采樣電路代替假負載二.反激變換器的基本工作原理(四)反激變換器的占空比問題:一般情況下，反激變換器的占空比都做成小于50%，這樣做的目的，可能是因為反激功率比小，做成電流斷續模式比較容易。但是我們應該明白，反激變換器的占空比可以大于50%，從理論上說，只要滿足伏秒平衡既可。小于50%:大于50%:舉例：MPW1500-48A就把反激做成70%。三.反激變換器功率器件的設計1.功率變壓器的設計2.功率MOS管的選擇3.功率整流管的選擇1.功率變壓器的設計(1)確定匝比說明:最大占空比一般情況下我們設計為小于0.5;如果是剛學設計變壓器,不妨設為0.5;匝比要保證在最低輸入電壓情況下能滿載輸出1.功率變壓器的設計(2)磁芯的初步選擇有經驗的工程師:基本上一步選擇到位,然后稍加調整既可.對于我們剛剛上手的兄弟們:我們可以通過查表,粗略的估計變壓器的基本型號.1.功率變壓器的設計1.功率變壓器的設計(3)確定原邊匝數從公式可以看出,在確定原邊匝數的時候,我們需要確定四個量.1.原邊峰值電流2.原邊電感3.磁芯截面積4.磁感應強度磁感應強度一般不超過0.3T.1.功率變壓器的設計現在我們知道了:1.磁芯型號2.原邊匝數3.副邊匝數對于變壓器設計來說:我們相當于完成了30%的任務.但是我們心里有底了!剩下的任務:1.確定原邊線徑大小2.確定副邊線徑大小3.確定氣隙4.確定繞法5.計算損耗6.別忘了還有穿透深度的問題,選導線要注意2.功率MOS管的選擇功率MOS管選擇的最主要參數:1.MOS管關斷期間承受的最大關斷電壓2.MOS管開通時承受的最大導通電流MOS管承受的最大關斷電壓=輸入電壓+輸出電壓*匝比MOS管承受的最大電流=變壓器原邊峰值電流注:這是理論計算數值,實際上比這高!3.功率整流管的選擇1.功率整流管承受的最大反向關斷電壓2.功率整流管承受的最大導通電流最大反向關斷電壓=輸入電壓/匝比+輸出電壓最大電流=變壓器副邊峰值電流=原邊峰值電流*匝比注:這是理論計算數值,實際上比這高!四.變壓器設計中幾個概念的探討(一).伏秒平衡原理的理解(二).鐵損=銅損的討論(三).導線的的電密一般取為2A/mm2--4A/mm2

(一).伏秒平衡原理的理解法拉第電磁感應定律：

可以推出：(一).伏秒平衡原理的理解

對于反激變換器而言：Q導通期間：磁芯正向磁化

Q關斷期間：磁芯反向磁化

正向磁化等于反向磁化

(一).伏秒平衡原理的理解伏秒伏秒結論:原邊伏秒積副邊伏秒積每匝每匝伏秒平衡就是磁心正向磁化等于反向磁化，也就是磁平衡。反過來看：(二).鐵損=銅損的討論“鐵損=銅損”的來源:工頻變壓器設計中：

1.繞組較多

2.繞組占面積大在開關電源高頻變壓器設計中，確定優化設計有很多因素，而“鐵損=銅損”其實是最少受關注的一個方面。

在高頻變壓器的設計中，鐵損和銅損可以相差較大，有時兩者差別甚至可以達到一個數量級之大，但這并不代表該高頻變壓器設計不好。高頻變壓器設計中:采用非常細的漆包線作為繞組.

這一經驗法則并不成立。舉例：凌太華的項目工頻變壓器優化設計經驗(三).導線的的電密一般取為2A/mm2--4A/mm2結論:1.優化設計與繞組電流密度大小并沒有關系。

2.這樣的取的目的是為了簡化計算,但并不是最優導線的優化設計要點:1.繞組中有多少損耗，2.散熱措施是否足夠保證溫升在允許的范圍之內.第一種情況:真空散熱時,電密要取的很小.第二種情況:油浸散熱時,電密可以取的很大.舉例:在開關電源的實際研制中:我們并不關心電流密度是多大，而關心的只是線包有多熱？溫升和損耗是否可以接受？五.輸入濾波器概念的簡單介紹1.X電容2.Y電容3.共模電感4.差摸電感1.傳導與輻射開關電源數字視頻設備傳導輻射150KHz--30MHz

30MHz--1GHz1.傳導與輻射電磁波的波長與頻率的關系式:當頻率f=30MHz的時候,電磁波的波長正好是10m.此時我們的電源線還不足一個波長,向空中輻射的效率很低,噪聲主要從導線上跑了.2.當頻率大于30MHz時:電磁波的波長越來越短,噪聲主要以空間輻射為主了.1.當頻率大于30MHz時:1.傳導測試的頻率為:150KHz--30MHz

2.輻射為30MHz--1GHz因此得出:2.共模噪聲與差模噪聲共模噪聲:共模噪聲存在于L與PE之間和N與PE之間,大小相等,相位相同.差模噪聲:差模噪聲存在于L與N之間,大小相等,相位相差180度.3.共模電感與差模電感共模噪聲通路:Lcm1CyPELcm2CyPE輸入輸出共模電感3.共模電感與差模電感差模電感差模電感4.X與Y電容4.X與Y電容安規電容根據使用場合的不同有不同的電壓等級，X電容的電壓等級情況見下表：安規電容安全等級應用中允許的峰值脈沖電壓過電壓等級（IEC664）應用場合耐壓測試中施加峰值脈沖電壓UpX1>2.5kV≤4.0kV高峰值脈沖電壓當CR≤1.0uF，Up=4.0kV；當CR>1uF，Up=4/CR1/2kV.X2≤2.5kVⅡ普通當CR≤1.0uF，Up=2.5kV；當CR>1.0uF，Up=2.2/CR1/2X