带隔离变压器直流变换器.ppt

第一章 晶闸管 共19页 隔离DC-DC变换电路（DC－AC－DC） 单端反激式变换器(Flyback) 单端反激式变换器 单端反激式变换器 磁物理量 单端反激式变换器状态分析 单端反激式变换器的同名端变化 变压器的磁复位 正激式变换器的电路变化 正激式变换器 正激式变换器 工作模态1 工作模态2 工作模态3 工作模态4 半桥电路工作状态小结 推挽电路对变压器的要求 工作模态1 单相功率电路比较 电路结构： 原边： 变压器接在两个桥臂的中点 副边： 单相桥式电路， 用LC滤波电路输出 全桥功率电路 Q1、Q4一组，Q2、Q3一组交替导通 两个桥臂晶体管的驱动信号相差180° 工作原理 Q1、4导通时：（ton） 原边： u1＝＋Ui，uQ2、3＝＋Ui 副边：D1、4导通，电感储能 u2＝＋nUi，uD2、3＝－nUi * * 特点: 输入输出隔离；可以多路输出；可以升降压(远大于1或远小于1) 分类： 单管 正激、反激 双管 推挽、半桥 四管 全桥 按输出来分 单端：正激、反激 双端：推挽、半桥、全桥 (1)电路构成 T、Q、D、C、 Q ON时: D截止，电感储能 Q OFF时: D导通，电感释能 (2)工作过程 能量不能突变： 磁通不能突变 电感电流不能突变 Q ON时: 同名端为“+”，D截止 电感变压器作电感运行 电感储能 输出负载由电容提供能量 若电感L1是线性的，则 Q OFF时: 同名端为“-” D导通 电感储存能量向电容和 负载提供 若电感L2是线性的，则 磁通 ：垂直于某一面积所通过的磁力线总数 定义： 磁场强度H：描述磁场的力的性质的物理量，完全只 是反映磁场来源的属性，与磁介质没有关系 磁感应强度B：是描述磁场的力的性质的物理量 ，反映磁场来源的属性，与磁介质的属性 磁导率μ：表征磁介质磁性的物理量 关系式 在变压器中， 而 ( ) 在稳态时，转换瞬间磁通连续： 此外，电感与匝数的平方成正比 代入前式 对于反激式变换器，在一个周期内，可以自动完成磁复位。 如果将反激式变换器的变压器同名端改为相同端，则不能完成磁复位！ 在晶体管导通时，输入电流包含负载电流折射分量i2’和磁化电流分量im 磁化电流im将能量储存在变压器磁芯中 问题：当晶体管关断时，没有磁场泄放回路，会造成过大的电压应力；并且导致铁心饱和,危害功率器件 解决方法：变压器额外加上复位绕组N3和二极管Ｄ2 BUCK变换器 带变压器隔离BUCK变换器 带磁复位正激式变换器 输入输出间无法隔离 变压器无法实现磁复位 (1)电路构成 T、Q、LC D1、D2、D3 Q ON时: D1导通，传递能量 Q OFF时: D1截止，磁复位，D3续流 实际上和降压变压器工作方式类似 变压器次级 输出端： （2）工作过程 输入输出关系 式中，变比n＝N1/N2 特点:变压器双向磁化，利用率高，输出交流脉冲 常用电路有:推挽，半桥，桥式 适合DC/AC ，DC/DC，中大功率 应用：交流电机调速，UPS，DC/DC电源等 多晶体管功率变换器 电路结构： 原边： 两桥臂：C1Q1、C2Q2 C1C2是两个大容量电容 半桥电路 副边： N2N3匝数相等 全波整流电路：（两桥臂）D1、D2； 用LC滤波电路输出 假设： 由于C1、C2容量较大，可近似认为电容中点电位为Ui/2 Q1导通时：（ton） 原边：C1放电，C2充电 u1＝＋Ui/2，uQ2＝＋Ui 副边：D1导通，电感储能，电容充电 u2＝＋nUi/2，uD2＝－nUi Q1关断，Q2未导通时:(tof) 原边：没有电流 uQ1＝uQ2＝＋Ui/2 副边：D1D2同时导通，各自承担电感电流的一半，电感释能 Q2导通时：（ton） 原边：C2放电，C1充电 u1＝-Ui/2，uQ1＝＋Ui 副边：D2导通，电感储能，电容充电 u3＝-nUi/2，uD1＝－nUi Q2关断，Q1未导通时:(tof) 原边：没有电流 uQ1＝uQ2＝＋Ui/2 副边：D1D2同时导通，电感释能 当电路稳态工作时，副边回路应满足 即 整理得 数量关系 （ ） 结论：通过调节占空度，可以调节输出电压的大小 原边： Q1、Q2交替导通，在u1侧得到幅值为Ui/2的交流电压 C1、C2充放电时间各为T/2 副边是一个全波电路，用LC滤波电路输出 D1、D2轮流工作，当Q1和Q2都关断时，D1D2各自承担电感电流的一半 晶体管承受的最高电压为Ui，二极管承受的最高电压为nUi Q1Q2各自的ton不能超过周期的50% 变压器不存在直流磁化问题 半桥电路