引言
反激拓撲是一種廣泛應用于高電壓、小功率場合的拓撲結構，它具有成本低、體積小、重量輕、效率高等優(yōu)點。在低壓輸入、高壓輸出的電路結構中，變壓器磁芯尺寸是影響樣機整體體積的主要因素。為了解決這一難題，本文提出了一種采用雙變壓器串聯(lián)的結構，該結構具有寄生參數(shù)小、體積小、效率高等優(yōu)點，適用于各種高壓小功率場合。
1 電流型反激DC/DC變換器
1.1 功率電路
由于輸入為低壓大電流，故選用單管整流反激式拓撲結構，圖1所示是一個RCD吸收電路的雙變壓器反激變換器的電路拓樸。但是，由于變壓器漏感的存在及其他分布參數(shù)的影響，反激式變換器在開關管關斷瞬間會產(chǎn)生很大的尖峰電壓，這個尖峰電壓會嚴重威脅開關管的正常工作，必須采取措施進行抑制，目前,常用的方法有LCD.RCD和有源箝位三種，考慮到電路的開關頻率較高(100kHz),所以，LCD結構不可取;而有源箝位的箝位開關管要求取很大的額定電流，且變壓器初級有很大的環(huán)流，不利于提高效率，因此，有源箝位也不可取；RCD箝位電路具有結構簡單、成本低廉的特點，而且參數(shù)設計合理，能夠很好的吸收漏感尖峰,從而提高效率，故本文采用RCD箝位電路來吸收漏感尖峰。
1.2 控制方案
反激變換器具有電流源性質(zhì)，開環(huán)不能開路，否則輸出電壓將遠高于設計值。高壓直流電源在輸出端無功率輸出時，電源相當于開環(huán)，此時會有較高的電壓沖擊,易于燒毀器件，因而必須采用電壓閉環(huán)控制；同時，為了提高電源的性能,應采用電流型控制技術。這種電流電壓雙閉環(huán)控制的系統(tǒng)具有瞬態(tài)響應快、穩(wěn)定性高、內(nèi)置限流能力等優(yōu)點。
1.3 電路組成
本文研制的10W樣機電路如圖2所示。整個電路的核心UNITRODE公司生產(chǎn)的電流型PWM控制芯片UC3843BD1。該芯片適用于設計200W以下的小功率開關電源。開關管直接由PWM控制芯片輸出腳驅(qū)動，并由R7對開關管電流采樣，同時通過R8反饋回ISENCE引腳構成電流回路,Q作跟隨器取出UC3843BD1的鋸齒波，R3,R4將其與電流信號相疊加作斜坡補償，以消除電流控制型調(diào)節(jié)器在占空比大于50%時固有的次諧波振蕩，R3,R4用于的比值可以決定斜坡補償?shù)纳疃?。R1和R2用于對輸出電壓采樣，從而構成電壓反饋回路。RCD電路用于吸收變壓器漏感儲存的能量，以避免開關管過熱而影響效率。
2 關鍵電路參數(shù)設計
2.1儲能式變壓器參數(shù)設計
設電流臨界連續(xù)功率為輸出功率的1/5,則有：
式中：Bm為最大磁密；B為偏置點磁密。這樣，其磁密變化量為：
電流臨界連續(xù)時的原邊電感LP為：
式中：為臨界連續(xù)功率；T,為開關周期/為變換器效率。這樣，儲能式變壓器的磁芯氣隙6為：
2.2 開關管參數(shù)設計
開關管的最大電壓應力和電流應力分別為:
2. 3 整流二極管
整流二極管的電壓應力和電流應力分別為:
2.4 RCD箝位電路
箝位電容C和箝位電阻R應分別滿足下式：
3 設計試驗
本設計的額定輸出功率為10W,設計的輸入電壓為10V,輸出電壓為300V,開關頻率為100kHz,儲能式變壓器磁芯材料為PC40,雙變壓器繞組匝比相同，為NP/NS=19/300,磁芯氣隙均為1.2mm,最大占空比為0.54,箝位電阻R為10kΩ,箝位電容C的值為0.1μF/50V,箝位二極管D選為1N4007,整流二極管D1為UF4007,開關管Q2為FDS569O。
本設計實例的實驗波形如圖3所示,其中圖3(a)、(b) 分別是空載時開關管的電流波形和漏源電壓波形，其中電流波形是從電阻R7(R7=0.2Ω。)上測得的；圖3(c) 、(d)分別是滿載時開關管的電流波形和漏源電壓波形。試驗樣機電源從空載再到滿載,其輸出電壓波動小于5%,可見,該電源的帶載調(diào)整率較高。
4 結語
反激變換器適用于高壓、小功率場合，具有體積小、成本低、結構簡單等優(yōu)點。本設計研制成功的樣機具有功率密度高、穩(wěn)定性好、效率高、帶載調(diào)整率高等綜合性能，可以安全可靠的適用于高壓直流場合。
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