一、單端正激變換器的工作原理
高頻變壓器副邊開關整流器的接線,主要是使功率管Q1導通時,副邊整流管D1也導通,電網向負載RL輸送能量。此時輸出濾波電感L0儲存能量,當Q1截止時,電感的儲能通過續流管D2向負載釋放。這種原邊與副邊開關管同時導通想負載輸送能量的方式稱之為“單端正激式變換器”。副邊結構與半橋雙端電路相近。不同之處在於Q1截止期為了維持電感電流,副邊電路必須設置一個續流二極管D2
T1純粹是一變壓器,輸出端要附加一個電感器L0存儲能量。通常L0越大,這算到原邊的電感量就越大,是原邊電流越小。在變壓器中附加了一個去磁繞組N3。作用為去磁復位。因為單端正激變換器的高頻變壓器,其磁通也是工作在磁滯回線的一側。所以必須遵循磁通復位原則
當電路去掉去磁繞組N3時,Q1截止期間,在T1中存儲的能量導致Q1承受很高的電壓幅值;並且在瞬態過程中高平變壓器的漏感也引起管段電壓尖峰疊加在Q1上容易擊穿Q1,所以必須采用電郵去磁繞組的二極管鉗位電路,吧原邊高壓限制在允許范圍內。
為什么要磁通復位:通常情況下單端反激式的用得比較多,而單端正激式的用得少。在單端正激式開關電源中通常用繞組復位,而也加CD來進行尖峰吸收。至於為什么要用繞組復位,因為單端的開關電源繞組中的電流是脈沖,單向,而非雙向的交流。單端反激式的開關電源由於原邊產生的磁通與副邊產生的磁通方向正好相反,所以可以抵消。但當原邊截副邊導通的時候原邊會產生反射電壓,為了防止反射電壓的疊加引起開關管(MOS管)損壞,因為要加上鉗位二極管。單端正激式的開關電源由於原邊與副邊是同時導通和截止的,輸出端要加一個電感器儲存能量,輸出這個電感量越大,折算到原邊的電感量也大使原邊電流越小。在原邊必須附加一個去磁繞組加二極管進行去磁復位,因為單端正激式開關電源的高頻變壓器磁通工作在磁滯回線的一側必須要遵循磁通復位的原則。如果不加去磁繞組,在變壓器中儲存的能量將導致開關管(MOS管)承受很高的電壓幅值,並且在瞬態過程中高頻變壓器的漏感引起的關斷電壓尖峰值也會疊加在開關管上,這樣很容易就將功率開關管擊穿了。所以必須加去磁繞組電路將原邊的高壓限制在允許范圍內。12V/15A開關電源如果不做PFC最好用反激式,做起來簡單,不用復位繞組,輸出也無需加續流二極管。而且輸入電壓范圍可以很寬,如60V-300VAC都可以正常工作。
二、帶阻容、二極管復位電路的單端正激單管式變換器工作原理
單端正激單管式變換器的開關管截止電壓達到兩倍輸出電壓值2E。為了限制開關管截止高壓,當不用去磁繞組是,可以采用阻容、二極管復位電路,使得在Q1管段開后形成類似單端反激變換器的負載電路。當Q1關斷后,原邊繞組和D3、R、C、構成單端反激式變換器,勵磁電流Iu經過D3衰減,原邊繞組的電壓反向,並疊加在輸入電壓上,所以Q1承受的電壓為,Vce1 = E+Vc;
當電容電壓Vc>E時,截止時間tOFF將小於導通時間tON,也就是最大貸通脈沖寬度可以超過二分之一周期,因此它能得到較大的輸出功率。Q1承受的電壓較高,勵磁能量消耗在電阻上。與單端反激式變換器不同,因為原邊繞組的電感量較大,所以電阻值也比較大。
三、並聯單端正激雙管式變換器電路結構
這個電路圖由兩個相同的單端正激變換器並聯使用,提供雙倍的輸出功率。如果兩開關管由一組pwm脈沖激勵同時通斷,在副邊側可得到兩個單端變換器的疊加功率輸出。如果Q1和Q2由交替的脈沖通斷,而每個開關管的導通時間最大值均小於二分之一周期,那么不僅輸出功率是兩個單端變換器的輸出功率疊加,並且由於續流二極管兩端的開關脈沖頻率搞了一倍。有利於縮小輸出濾波器的體積,並減少輸出電壓文波。