單端正激式開關(guān)電源的典型電路分享
正激式開關(guān)電源是指當(dāng)變壓器的初級(jí)線圈正在被直流電壓激勵(lì)時(shí)，變壓器的次級(jí)線圈正好有功率輸出。正激式開關(guān)電源輸出電壓的瞬態(tài)控制特性和輸出電壓負(fù)載特性相對(duì)工作穩(wěn)定性較高，輸出電壓不容易產(chǎn)生抖動(dòng)，在一些對(duì)輸出電壓參數(shù)要求比較高的場(chǎng)景經(jīng)常使用。正激式開關(guān)電源是指使用正激高頻變壓器隔離耦合能量的開關(guān)電源，正激式開關(guān)電源中結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，輸出功率高，適用于低壓，大電流 (100W-300W)的開關(guān)電源。
正激又分為單管正激與雙管正激。
01 單 管 正 激
單管正激工作原理：?jiǎn)味苏な介_關(guān)電源的典型電路如圖一所示。
(圖一)
這種電路在形式上與單端反激式電路相似，但工作情形不同。
當(dāng)開關(guān)管Q1導(dǎo)通時(shí)，D2也導(dǎo)通，這時(shí)電網(wǎng)向負(fù)載傳送能量，濾波電感L儲(chǔ)存能量;當(dāng)開關(guān)管Q1截止時(shí)，電感L通過續(xù)流二極管D1 繼續(xù)向負(fù)載釋放能量。在電路中還設(shè)有鉗位線圈與二極管D3，它可以將開關(guān)管Q1的最高電壓限制在兩倍電源電壓之間。為滿足磁芯復(fù)位條件，即磁通建立和復(fù)位時(shí)間應(yīng)相等，所以電路中脈沖的占空比不能大于50%。由于這種電路在開關(guān)管Q1導(dǎo)通時(shí)，通過變壓器向負(fù)載傳送能量，所以輸出功率范圍大，可輸出50-200 W的功率。電路使用的變壓器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積也較大，正因?yàn)檫@個(gè)原因，這種電路的實(shí)際應(yīng)用較少。
02 雙 管 正 激
雙管正激式變換器適用于高壓輸入，低壓輸出。
與單管正激拓?fù)涞拇蟛糠衷硎窍嗤?，但雙管正激式的突出優(yōu)點(diǎn)有三：
(1)變壓器儲(chǔ)能有釋放回路，不需要另設(shè)復(fù)位電路或復(fù)位繞組。主要原因是在開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，變壓器勵(lì)磁，而開關(guān)管閉合時(shí)由橋臂上的兩個(gè)二極管續(xù)流，磁芯去磁，同時(shí)磁芯能量返回直流電源;
(2)變壓器初級(jí)電路半導(dǎo)體器件承受的電壓等于轉(zhuǎn)換器的輸入電壓Ui，而單管正激需要高得多的耐壓器件;
(3)雙管正激相對(duì)于其他多管的變換器拓?fù)涠裕瑑芍婚_關(guān)管無直通短路的危險(xiǎn)。因兩只開關(guān)管在橋的對(duì)角線上，正常工作時(shí)就是兩管同時(shí)開通，同時(shí)關(guān)斷，此時(shí)變壓器初級(jí)繞組承受電壓，所以沒有直通危險(xiǎn)。而全橋和半橋拓?fù)鋭t有直通的危險(xiǎn)。
(圖二)
03 反 激 式 正 激 式 對(duì) 比
電源是否采用了雙管正激拓?fù)洌饕强粗鏖_關(guān)管和變壓器，一般來說主開關(guān)管是兩個(gè)MosFET，變壓器為一大(主變壓器)一小(待機(jī)變壓器)的組合，多半就是雙管正激拓?fù)洹Ｓ行┤藭?huì)把主變壓器旁邊是否帶有一個(gè)磁放大線圈也作為識(shí)別的標(biāo)準(zhǔn)，但實(shí)際上這個(gè)磁放大線圈是用來判斷電源是否采用磁放大結(jié)構(gòu)的，跟雙管正激拓?fù)錄]有什么關(guān)系。
與單管正激拓?fù)湎啾?，雙管正激拓?fù)溆兄叩霓D(zhuǎn)換效率，而且在單管正激拓?fù)渲?，MosFET會(huì)在復(fù)位的過程中會(huì)承擔(dān)兩倍的輸入電壓，對(duì)于MosFET來說顯然不是一件好事。而雙管正激拓?fù)涞膬蓚€(gè)MosFET是同時(shí)導(dǎo)通和關(guān)閉的，導(dǎo)通時(shí)承受的電壓為輸入電壓，關(guān)閉時(shí)，主變壓器的勵(lì)磁線圈電壓極性翻轉(zhuǎn)，但電壓仍然與輸入電壓相同，因此主開關(guān)管承擔(dān)的電壓仍然不會(huì)高于輸入電壓，這樣MosFET的壓力就小很多了。
04 正 激 電 路 分 析
正激電路是由buck拓?fù)溲葑兌鴣?，先分析一下buck拓?fù)淙绾窝葑兂龇醇orward拓?fù)涞摹?
1)單管正激工作狀態(tài)：
MOS管導(dǎo)通，電流流過變壓器原邊繞組和MOS管。同時(shí)副邊感應(yīng)出電壓流過二極管、電感到達(dá)電容和負(fù)載。
MOS管關(guān)斷，磁復(fù)位繞組感應(yīng)出電壓，從異名端流出回到輸入電源，完成磁復(fù)位。關(guān)斷瞬間，MOS管將承受輸入電壓+初級(jí)繞組感應(yīng)電壓，約等于2倍輸入電壓。
2)雙管正激工作狀態(tài)：
2個(gè)MOS同時(shí)導(dǎo)通同時(shí)導(dǎo)通
2個(gè)MOS同時(shí)導(dǎo)通同時(shí)關(guān)斷
電感電流方向保持不變，電流從異名端流出 通過兩個(gè)二極管形成回路，同時(shí)完成磁復(fù)位。
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