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反激电源设计和仿真

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反激电源设计和仿真


反激式电源包括使用变压器存储来自初级绕组的能量,并将存储的能量中继到次级绕组。这是变压器在电源设计中应用的独特发展,因为它们通常用于升压或降压。

通常,反激电源设计包括反激变压器,MOSFET转换器,该MOSFET转换器通过PWM控制电流,RCD缓冲器和次级绕组处的整流二极管。请注意,次级绕组的极性相反,并且会导致端子电压突然反转。反激式电源的工作可以分为FET开和关周期。 

接通周期中,流过初级绕组的电流增加到最大。在此周期中,磁能存储在反激变压器的磁芯中。此时,连接到次级绕组的二极管处于反向偏置状态,从而阻止了电流的流动。 

FET在下一个周期关闭时,初级绕组上的电流停止流动。由于绕组处的电感泄漏,电流的突然中断会导致巨大的电压尖峰。为了防止FET受到冲击,RCD缓冲电路用于吸收过多的能量。同时,次级二极管现在正向偏置,电流流动以对输出电容器充电。

反激电源的连续模式和非连续模式

有两种模式可操作反激电源,每种模式具有非常不同的结果。第一种模式称为连续模式,在这种模式下,存储在变压器中的能量在两次循环之间不会完全消耗掉。同时,不连续模式可确保所有磁能都转移到次级绕组,并具有无声隙的特征,其中在下一个正周期开始之前没有电流流过。 

对于反激电源操作的每种模式,仿真都是可用的,而且值得。使用SPICE工具,您可以确保满足适当的电压和电流需求,同时还可以确保充分准备好设备和组件的容差以应对设计的需求。此外,通过频域测试,您可以放心电源的稳定状态。 

 

反激模型用于开关模式电源

与不连续模式相比,连续模式具有相对较低的峰值电流。这导致较低的电感损耗和同样较低的输出电压纹波。但是,反激式电源的操作容易受到右半平面零(RHPZ)的影响,这实际上限制了操作带宽。 

当负载电流增加时,RHPZ的影响就很明显。通常会导致较高的峰值电流,但二极管的导通时间较短。这导致滞后,使得反馈控制电路更难以实现。

比较而言,不连续模式不会遇到相同的问题。它还效率更高,开关损耗更低。 

优化反激电源设计

反激电源的电路图看似简单,但并非如此。应优先考虑反激式变压器,因为设计中的失误会导致效率和EMI问题。 

 

正确设计反激变压器至关重要

设计人员的第一步就是正确设置绕组比率。这样可以确保变压器以估计的效率提供所需的次级电压。确定一次绕组的最小匝数以防止饱和也很重要。 

变压器设计陷入困境的问题是电感泄漏。尽管尝试通过交错绕组来减少泄漏,但是仍然有极少量的电荷在FET关断时导致突然的高电压。通过在初级绕组上添加一个缓冲电路来解决此问题。 

当然,除了布局配置之外,您可以为电源做的最多的事情就是事先进行适当的仿真。确定足够的电压和电流需求,确保电源完整性

 

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