高频开关电源单端反激变压器的原理与设计方法

针对小功率电源的设计,详细介绍了单端反激变压器中连续电流模式(ContinuousCurrentMode,CCM)和断续电流模式(DiscontinuousCurrentMode,DCM)下变压器的工作原理,论述了采用面积乘积法(AwAe)设计反激式主功率变压器的方法。     

单端反激式开关电源中变压器的设计

变压器是开关电源中的核心器件,针对工作在连续电流（CCM）或断续电流模式（DCM）下的反激式变压器,在其设计中存在计算公式众多、参数设计困难等问题。本文通过综合分析磁芯大小、原边电感值、气隙大小、原边线圈的匝数、线径以及各个耦合绕组的绕法等各种因素,详细介绍了反激变压器设计的一般方法和步骤,并给出了设计实例,有利于快速设计出符合要求的反激变压器。     

电流模式DCM反激变换电路的建模和设计

对电流模式控制的反激变换电路进行了研究,建立了工作在电流断续模式下的反激电路小信号模型,给出了基于PWM控制芯片LD7670的单端反激电路的设计实例和电路分析。采用Math CAD对反激变换器控制环路的幅频特性和相频特性进行了分析,对控制环路进行了补偿网络设计,以提高系统的稳定性和瞬态响应。仿真和实验结果证明了模型的有效性,所设计的反激变换电路具有输入电压变化范围宽、动态响应快、电压调整率和负载调整率高的特点。     

一种适用于三电平逆变器的开关电源设计

介绍了一种适用于三电平逆变器的开关电源。该电源在启动时采用电网供电,在逆变器直流侧电压达到额定值时,从逆变器直流侧储能电容下电容上取电。由于开关电源直接从直流侧储能电容下电容上取电,因而,开关电源的最大输入电压仅为三电平逆变器直流侧额定电压的1/2,并且在逆变器主系统突然掉电后,开关电源仍能工作一段时间,这保证了掉电后保护动作依然能可靠执行,提高了逆变器主系统的安全性。同时,设计了储能电容放电回路,使得系统正常工作时,放电回路无损耗,当逆变器直流侧掉电后,给储能电容提供放电回路。开关电源主电路基于单端反激式变换原理,工作在电流断续模式(DCM)。实验结果证明,开关电源符合设计要求。目前,该开关电源已成功应用在一台三电平逆变器样机上。     

基于MC33063的降压式开关电源的设计

通过对Buck型变换器工作于连续导电模式（CCM）和不连续导电模式（DCM）时的情况进行分析,得出输出纹波电压和电感峰值电流的表示式．推导出了Buck变换器在输入电压、负载电阻的整个动态范围内均工作在CCM时的输出纹波电压最大值和电感峰值电流最大值,得出当输入电压为最大值并且负载电阻为最小值时,变换器的输出纹波电压和电感峰值电流均取得最大值;运用MC35065芯片设计降压开关电源,使电源电路输出电压为0～18V可调,最大电流达到1A,纹波小于3％．稳压系数小于5×10^-3。对样机进行了实验测试,测试结果验证了理论分析的正确性和设计方法的可行性。     

反激式光伏并网微逆变器不同工作模式的研究

反激式光伏并网微逆变器常用的工作模式有不连续导通模式(DCM)和连续导通模式(CCM)两种。在分析反激式逆变器工作原理的基础上,从控制策略、关键参数设计以及功率器件的电压电流应力3方面对工作在两种不同模式下的逆变器进行设计和比较,分析两种模式的优劣,并借助Matlab仿真软件进行验证,为反激式逆变器工作模式的选择及电路参数的设计提供参考。     

斜坡补偿对反激式变换器工作状态域作用机理研究

研究了在峰值电流控制反激式变换器中引入的斜坡补偿电流对其工作状态域的动力学作用机理。基于安匝和,建立了峰值电流控制反激式变换器的离散迭代映射模型,分析了补偿电流斜率变化时的动力学行为,导出了轨道状态转移时的两条分界线方程,并由此划分了峰值电流控制反激式变换器的三种工作状态域。PSIM电路仿真验证了分析结果,说明了斜坡补偿电流不仅可以消除峰值电流控制反激式变换器中的次谐波振荡现象,也可以使其工作模式从DCM转移至CCM。     

多路输出单端反激开关变换器控制系统设计

研究一种采用单端反激变换器实现多路输出正负电压的DC-DC开关电源控制系统.根据单端反激开关变换器的基本工作原理,利用状态空间平均法建立了多路输出单端反激开关变换器的动态小信号数学模型,根据数学模型设计了补偿校正网络.利用SG3525做控制器组建了多路输出电源闭环控制系统.实验结果表明,设计的多路输出单端反激开关电源具有良好的电源调整率和负载调整率.     

多路输出反激式开关电源的反馈环路设计

在分析反激式开关电源控制框图的基础上,得到了功率级电路的传递函数。为避免连续电流模式的右半平面零点影响,设计了基于TL431和光耦TLP781的反馈补偿网络。应用Matlab提供的伯德图分析工具,对反馈网络传递函数进行分析,优化了补偿网络的电路参数。最后通过实验证明设计的反馈网络具有良好的稳定性和动态响应特性。     

一种低输出电压纹波反激PFC变换器

为降低工作于电感电流断续导电模式(DCM)反激功率因数校正(PFC)变换器输出电压二倍工频纹波,提出了一种低输出电压纹波反激PFC变换器,它由一个具有快速动态响应特性的DCM Buck变换器和一个双输出绕组DCM反激PFC变换器组成。阐述了低输出电压纹波反激PFC变换器的基本原理,分析了变换器实现低输出电压纹波的条件,并通过实验验证了理论分析的正确性。实验结果表明,所提出的反激PFC变换器不但实现了低输出电压纹波,而且具有快速动态响应特性。     

具有宽负载范围的新型Boost功率因数校正器

针对不连续导电模式(DCM)和连续导电模式(CCM)Boost PFC变换器存在负载范围受限的问题,提出了一种工作在伪连续导电模式(PCCM)的新型Boost功率因数校正变换器。分析了PCCM Boost变换器的工作过程,建立了PCCM Boost PFC变换器的大信号模型,在此基础上设计了数字谷值电流控制策略和电压环PI调节器。该变换器可在较宽的负载范围内实现高功率因数。通过一台输出功率范围为70～400W的实验样机,对PCCM Boost PFC变换器和CCM Boost PFC变换器的性能进行了对比和验证。     

Dynamic model development and control for multiple‐output flyback converters in DCM and CCM

Multiple‐output flyback converters are widely used in switching power supplies due to their low component count and cost‐effective structure. The main problem of this structure is how to balance output voltages in different load conditions. This paper proposes a new approach for single‐input multiple‐output flyback converters operating in DCM and CCM by a small‐signal averaged model. The averaged model is derived by presenting the piecewise‐linear waveform for the inductor currents inside the converter. In DCM, the magnetizing current and currents through the output windings reach zero when the switch is turned off. In CCM, the magnetizing current of the converter is continuous over a switching interval and this possibility exists that only some of the output diodes completely conduct when the switch is off. The proposed model of the converter can be used in a wide range of operations within identical and non‐identical loading conditions. Using a laboratory prototype, several case studies and input‐to‐output transfer functions are considered to verify the proposed model. The controller design is performed for the both CCM and DCM, and then dynamic characteristics of the overall system are evaluated.     

分时复用控制多路输出开关电源

针对传统的电压型PWM单反馈支路控制多路输出开关电源存在的非反馈支路调节性能差,以及输出支路之间存在交叉影响的问题,采用反激式变换器实现单输入三输出电压,同时引用电压型分时复用控制方法,从而得到稳定可靠的5V、15V、24V三个输出电压等级。详细介绍了主功率电路和控制电路的工作原理,并分析了在DCM(电流不连续模式)下反激变换器三种工作状态的交流小信号动态特性,进而建立了控制对象的开环传递函数并对其进行了仿真分析。分析可知,其低频段斜率为0dB/dec,不能实现无静差;高频段斜率为-20dB/dec,抗干扰能力差。基于此,在电压型控制回路中增加一个单极点—单零点补偿网络后,低频段斜率提高到-20dB/dec,高频段斜率提高到-40dB/dec,从而改善了系统输出性能。最后通过MATLAB软件搭建了分时复用控制多路输出开关电源的模型并进行了仿真,仿真分析可知针对此拓扑电路结构所采用的电压型分时复用控制方法能够得到稳定的、可靠的和调节性能较好的三路输出直流电压。     

反激式平面变压器绕组交流损耗的分析

基于平面磁性元件绕组的一维模型,分析利用初、次级交叉换位技术减少反激式平面变压器绕组交流损耗的原理,进一步分析了绕组电流的上升(或下降)斜率与绕组交流损耗的关系.比较了CCM与DCM模式下绕组的交流损耗,得出在相同输出功率下,DCM比CCM的交流损耗更大.DCM和CCM两种工作模式下应用交叉换位技术减少绕组交流损耗的效果均很明显,且减少的比例相近.通过有限元分析软件和实验证实了分析结果的正确性和有效性.     

一种交流伺服系统的多输出辅助开关电源设计

介绍了用于现代交流伺服控制系统的多路输出辅助开关电源的设计与制作,根据电流连续模式反激开关电源的工作原理对电源设计和提高电源品质的措施进行了详细分析和讨论。基于原理分析和实验调试制作了样机,在数控机床用永磁同步电机伺服控制器上的应用表明电源设计满足伺服系统辅助电源的各项设计要求。     

微型伺服驱动器开关电源设计

为提高伺服驱动器的集成度,减小其体积,降低损耗,提出一种采用平面变压器的多路输出反激式开关电源,为伺服驱动器提供辅助及开关管驱动电源。采用UCC38C43作为电流控制芯片,增加了工作电压软起动电路,提高了系统的稳定性。对反激变换器在电流断续模式(DCM)下的工作原理进行了理论分析,讨论了平面变压器的设计并给出了计算公式。设计完成了20～60V直流电压输入,2路5V、4路15V直流输出,110kHz开关频率的原理样机,实验结果证明,该样机可在较宽的输入电压范围内实现可靠输出,且效率较高。     

POWER4-5-6的仿真功能及设计实例

利用POWER4-5—6完整版（POWER4—5—6Plus Release8）,还可建立降压式变换器、升压式变换器、反激式变换器、连续模式及不连续模式下通用控制器电路、补偿电路等多种数学模型,对开关电源进行快速仿真。本文分别介绍两种版本的POWER4-5—6的仿真功能及设计实例。     

反激开关电源在洗衣机控制系统的应用

为了解决洗衣机控制器反激开关电源的两路输出电源带载差别较大时电压输出不稳的问题,采用负载端使用假负载、用PC817和TL431组成反馈回路并采用主极点补偿方式进行动态补偿,仿真及实测结果表明,当5 V输出满载12 V输出空载时,可以将12 V电压波动控制在10%范围内;当12 V满载5 V空载时,可以将5 V电压波动控制在2%范围内;两路带载情况下,双路输出电压波动可控制在2%范围内,实际应用表明,该方案可行有效。     

具有电压负反馈绕组的新型反激式单级功率因数校正变换器

提出一种具有电压负反馈绕组的新型反激式单级PFC变换拓扑。电压负反馈绕组的引入能够抑制中间储能电容电压,减小开关管的电压电流应力,解决了DCM PFC+ CCM DC/DC模式下轻载时,中间电容电压过高的问题,并且一部分输入功率将通过负反馈绕组直接传向负载,提高了变换器的效率。通过对电路工作模态和稳态的分析,可以得出该变换拓扑不仅具有较好的功率因数校正能力,还具有开关管电压应力低、效率高等优点。实验结果证明了该变换拓扑的优越性。