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反激電源設計和仿真

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反激電源設計和仿真


反激式電源包括使用變壓器存儲來自初級繞組的能量,并將存儲的能量中繼到次級繞組。這是變壓器在電源設計中應用的獨特發展,因為它們通常用于升壓或降壓。

通常,反激電源設計包括反激變壓器,MOSFET轉換器,該MOSFET轉換器通過PWM控制電流,RCD緩沖器和次級繞組處的整流二極管。請注意,次級繞組的極性相反,并且會導致端子電壓突然反轉。反激式電源的工作可以分為FET開和關周期。 

接通周期中,流過初級繞組的電流增加到最大。在此周期中,磁能存儲在反激變壓器的磁芯中。此時,連接到次級繞組的二極管處于反向偏置狀態,從而阻止了電流的流動。 

FET在下一個周期關閉時,初級繞組上的電流停止流動。由于繞組處的電感泄漏,電流的突然中斷會導致巨大的電壓尖峰。為了防止FET受到沖擊,RCD緩沖電路用于吸收過多的能量。同時,次級二極管現在正向偏置,電流流動以對輸出電容器充電。

反激電源的連續模式和非連續模式

有兩種模式可操作反激電源,每種模式具有非常不同的結果。第一種模式稱為連續模式,在這種模式下,存儲在變壓器中的能量在兩次循環之間不會完全消耗掉。同時,不連續模式可確保所有磁能都轉移到次級繞組,并具有無聲隙的特征,其中在下一個正周期開始之前沒有電流流過。 

對于反激電源操作的每種模式,仿真都是可用的,而且值得。使用SPICE工具,您可以確保滿足適當的電壓和電流需求,同時還可以確保充分準備好設備和組件的容差以應對設計的需求。此外,通過頻域測試,您可以放心電源的穩定狀態。 

 

反激模型用于開關模式電源

與不連續模式相比,連續模式具有相對較低的峰值電流。這導致較低的電感損耗和同樣較低的輸出電壓紋波。但是,反激式電源的操作容易受到右半平面零(RHPZ)的影響,這實際上限制了操作帶寬。 

當負載電流增加時,RHPZ的影響就很明顯。通常會導致較高的峰值電流,但二極管的導通時間較短。這導致滯后,使得反饋控制電路更難以實現。

比較而言,不連續模式不會遇到相同的問題。它還效率更高,開關損耗更低。 

優化反激電源設計

反激電源的電路圖看似簡單,但并非如此。應優先考慮反激式變壓器,因為設計中的失誤會導致效率和EMI問題。 

 

正確設計反激變壓器至關重要

設計人員的第一步就是正確設置繞組比率。這樣可以確保變壓器以估計的效率提供所需的次級電壓。確定一次繞組的最小匝數以防止飽和也很重要。 

變壓器設計陷入困境的問題是電感泄漏。盡管嘗試通過交錯繞組來減少泄漏,但是仍然有極少量的電荷在FET關斷時導致突然的高電壓。通過在初級繞組上添加一個緩沖電路來解決此問題。 

當然,除了布局配置之外,您可以為電源做的最多的事情就是事先進行適當的仿真。確定足夠的電壓和電流需求,確保電源完整性

 

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