8第八章 正激和推挽变换器拓扑

功

率变换

电路单端双端隔离型不隔离型降压、升压、降-升压、库克变换器反激、正激推挽、半桥、

全桥

8.1 正激变换器拓扑(Forward Converter Topology) 8.2 双管单端正激变换器拓扑(Doubled-Ended)

8.3 推挽拓扑(Push-Pull Topology)

为什么称为正激变换器？

导通时流入负载的

置位伏秒数面积A1和复位伏秒数面积A2相等,避免磁心进入饱和，导致开关管损坏

A1=V dc T on

D?

=(1+V

pw in

D

正激变换器的电磁理论

●仅运行于第一象限

磁心在磁滞回线上约以励磁电流幅值的半值为中心（VdcTon/2L m）运行，励磁电流没有反向，只是简单地线性上升至幅值，然后再线

性下降到零。

●正激变换器的磁心气隙

气隙使磁滞回线斜率降低，使dB/dH（磁心磁导率）降低。磁导

率降低使励磁电感减小，使励磁电流（Im=VdcTon/Lm）增大，励

磁电流不向负载传递功率，只用于磁心磁通沿磁滞回线移动，不应

超过负载电流地10％。

●有气隙磁心的励磁电感

有气隙磁心的励磁电感：

例：国际标准磁心Ferroxcube 783E608-3C8，其磁路长度为9.78cm ，有效磁导率为2300。如果在磁路上加4mil （0.0102cm ）的气隙，根据式2.39，有

长度为l i 的磁心中引入长度为l a 的气隙，励磁电感的减小比例为：

初级电流、输出功率及输入电压之间的关系

设从直流输入到所有次级总输出功率的转换效率为80％，即Po=0.8Pin或Pin=1.25Po

阶梯斜坡电流等效为同样脉宽的平顶电流，其幅值为阶梯斜

坡中点值I pft，则电流平均值为0.4I pft，因此有

功率开关管的最大关断电压应力

若复位绕组Nr的匝数与初级绕组Np的匝数相等，功率开关管最大电

压关断应力为最大输入电压的两倍加上漏感尖峰。

关断时每个开关管仅承受

一倍直流输入电压，而且

不出现漏感尖峰，没有漏

感能量消耗。

保证复位时间等于导通时间，则磁心总能复位。因为：开关管关断时，Np 上的反向电压与导通时的正向电压相等。因此，若最大导通时间不超过半周

期的80％，使下半周期开始前有20％的余量，则磁心总能成功复位。

实际输出功率限制：

单端正激变换器的功率限制是多少？

输出功率可达到400W~500W，且满足所需电压、电流及增益要求的廉价开关管容易买到。

一个额定交流输入为120V，且具有10％稳态误差和±15％的瞬态

误差的双管正激变换器。

最大整流输出直流电压为1.41*120*1.1*1.15=214V

最小整流输出直流电压为1.41*120*0.9*0.85=130V

=3.13P o/V dc

初级等效平顶电流幅值为I

pft

=400W，I pft=9.6A

当P

o

设计原则及变压器的设计参考单端正激变换器。

使用两个幅值相等、脉宽可调、相位相差180和Q2。

正激变换器工作原理

正激变换器 实际应用中，由于电压等级变换、安全、系统串并联等原因，开关电源的输入输出往往需要电气隔离。在基本的非隔离DC DC-变换器中加入变压器，就可以派生出带隔离变压器的DC DC-变换器。例如，单端正激变换器就是有BUCK变换器派生出来的。 一工作原理 1 单管正激变换器 单端正激变换器是由BUCK变换器派生而来的。图（a1）为BUCK 变换器的原理图，将开关管右边插入一个隔离变压器，就可以得到图（a2）的单端正激变换器 图（a1）BUCK变换器

图（a2）单端正激变换器 BUCK 变换器工作原理： 电路进入平恒以后，由电感单个周期内充放电量相等， 由电感周期内充放电平恒可以得到： ?==T dt L u T L U 001

即： 可得： 单端正激变换器的工作原理和和BUCK 相似。 其工作状态如图如图（a3）所示： 图（a3）单端正激变换器工作状态 开关管Q 闭合。如图所示，当开关管Q 闭合时的工作状态如图a4所示， ? ? =- -ON ON t T t o o i dt U dt U U 0 )(i i ON o o o i OFF o ON o i DU U T t U T D U DT U U t U t U U == -=-=-)1()()(

图（a4） 根据图中同名端所示，可以知道变压器副边也流过电流，D1导通，D2截止，电感电压为正，变压器副边的电流线性上升。在此期间，电感电压为： O I L U U N N u -= 1 2 开关管Q 截止。开关管截止时，变压器副边没有电流流过，副边电流经反并联二极管D2续流，在此期间，电感电压为负，电流线性下降: O L U U -= 在稳定时，和BUCK 电路一样，电感电压在一个周期内积分为零，因此： ()S O S I T D U DT U U N N ?-?=??? ? ??-1120 得： I O DU N N U 1 2= 由此可见，单端正激变换器电压增益与开关导通占空比成正比，

一种推挽正激电路

一种推挽正激电路 在低压大电流场合中，推挽电路以其结构简单、磁心利用率高的优点而得到了广泛应用。但是，传统的推挽电路存在如下几个缺点：（1）由于原边漏感的存在,功率管关断时,漏源极产生较大的电压尖峰；（2）输入电流纹波的安秒积分大，因而输入滤波器的体积较大。 本文在传统推挽电路的基础上增加了一个箝位电容C,得到如图1所示的新型推挽正激电路拓扑。该电路可以解决上文所述的传统电路存在的两个缺点。 图1：新型推挽正激电路拓扑 2. 推挽正激电路工作原理 如图1所示为推挽正激变换器。该变换器的两个主功率开关管V1、V2和两个匝数均为Wp的初级绕组Tp1、 Tp2交替连接成一个回路，在回路的两个中点之间连接一个箝位电容C。Cin为输入电容, Dv1 、Dv2为V1 、V2寄生的反并二极管。D1、D2组成双半波整流电路。 电源正→原边绕组Tp2→箝位电容C→原边绕组Tp1→电源负构成一个回路。忽略 变压器漏感则加在变压器原边两个绕组的电压之和为零，箝位电容上的电压为Uin ，下正上负。另外一个回路：电源正→V1→箝位电容C→V2→电源负。根据基尔霍夫电路定律可得： Uds1+Uds2=Uin+Uc＝2Uin 因此，当某一开关管导通时，另一开关管的电压被箝位在2Uin ;当两个开关管均关断时,开关管电压各为Uin。 在分析推挽正激电路工作模态前，我们做如下设定： （1）开关管V1、V2均为理想器件，整流二极管D1、D2为理想器件，导通压降忽略不计； （2）箝位电容C较大，在工作过程中两端电压保持Uin基本不变； （3）滤波电感Lf较大，在较短的时间内可以视为恒流源，电流维持不变；稳态时输出电流Io=Uo/R; （4）原边绕组匝数同为Wp,励磁电感和漏感均相同为Lm、L ,副边匝数同为Ws,匝比n=Ws/Wp;

有源钳位正激变化器的工作原理

第2章有源箝位正激变换器的工作原理 2.1 有源箝位正激变换器拓扑的选择 单端正激变换器具有结构简单、工作可靠、成本低廉、输入输出电气隔离、易于多路输出等优点，因而被广泛应用在中小功率变换场合。但是它有一个固有缺点：在主开关管关断期间，必须附加一个复位电路，以实现高频变压器的磁复位，防止变压器磁芯饱和[36]。传统的磁复位技术包括采用第三个复位绕组技术、无损的LCD箝位技术以及RCD箝位技术。这三种复位技术虽然都有一定的优点，但是同时也存在一些缺陷[37-39]。 (1)第三复位绕组技术采用第三个复位绕组技术正激变换器的优点是技术比较成熟，变压器能量能够回馈给电网。 它存在的缺点是：第三复位绕组使得变压器的设计和制作比较复杂；变压器磁芯不是双向对称磁化，因而利用率较低；原边主开关管承受的电压应力很大。 (2)RCD箝位技术采用RCD箝位技术正激变换器的优点是电路结构比较简单，成本低廉。 它存在的缺点是：在磁复位过程中，磁化能量大部分都消耗在箝位网络中，因而效率较低；磁芯不是双向对称磁化，磁芯利用率较低。 (3) LCD箝位技术采用无损的LCD箝位技术正激变换器的优点是磁场能量能够全部回馈给电网，效率较高。 它存在的缺点是：在磁复位过程中，箝位网络的谐振电流峰值较大，增加了开关管的电流应力和通态损耗，因而效率较低；磁芯不是双向对称磁化，磁芯利用率较低。 而有源箝位正激变换器是在传统的正激式变换器的基础上，增加了由箝位电容和箝位开关管串联构成的有源箝位支路，虽然与传统的磁复位技术相比，有源箝位磁复位技术增加了一个箝位开关管，提高了变换器的成本，但是有源箝位磁复位技术有以下几个优点： (1)有源箝位正激变换器的占空比可以大于0.5，使得变压器的原副边匝

推挽正激变换器关键参数的计算及仿真

推挽正激变换器关键参数的计算及仿真 【摘要】本论文首先介绍了推挽正激变换器（PPFC）的基本原理，在此基础上给出了推挽正激电路关键参数的计算方法。运用了Saber仿真软件对PPFC 主要波形进行了仿真，最后得出，理论和仿真一致，推挽正激变换器适用于低压大电流场合。 【关键词】推挽正激电路；参数计算；Saber 1.引言 氢是宇宙中含量最丰富的元素，氢能清洁、高效、安全，被视为21世纪最具发展潜力的能源。氢能的开发利用对世界能源结构的变革举足轻重，燃料电池（Fuel Cell）则正是其突破口。燃料电池输出为低压大电流的直流电，在负载变化时其输出电压变化范围宽且动态响应速度较慢，这要求DC/DC变换器能适应低压大电流、宽范围输入电压工作，并具有较快的动态响应速度[1]。本文提出一种适用于燃料电池发电系统的推挽正激拓扑电路，并通过Saber仿真软件对其进行分析。 2.推挽正激电路分析 2.1 推挽正激电路基本原理 图1为推挽正激电路，整个电路有开关管、，两个原边绕组、，两开关管之间串有箝位电容，在变压器副边有副边绕组，全桥式整流电路由二极管，，，以及输出滤波器LC组成。其中、为开关管、的寄生反并二极管，、为、寄生的结电容。当开关管导通时，输入电源和原边绕组并联，电容和并联同时向负载供电。在此期间，该电路相当于两个单端正激电路并联工作，故将此电路拓扑命名为推挽正激变换器电路[2]（PPFC）。 2.2 推挽正激电路关键参数计算 2.2.1 设计指标 输入电压；输出电压；频率：50kHz；最大占空比：0.45；效率：大于90%；额定功率：1000W。 2.2.2 变压器设计 （1）磁芯的选取 选取JP4铁氧体材料，其饱和磁密：，时，取最大工作磁密：，则：，磁芯初选南京720厂的EE58/28/17，其有效截面积为：

加无源无损缓冲吸收的推挽正激变换器设计

加无源无损缓冲吸收的推挽正激变换器设计 中心议题：推挽正激变换推挽正激变换器的工作原理加无源无损缓冲吸收缓冲吸收的推挽正激变换器变换器设计 解决方案：缓冲吸收电路参数设计 推挽正激变换器是低压大电流输入场合的理想拓扑之一，但其输出整流二极管上由于反向恢复产生很高的电压尖峰。这将导致整流二极管选取困难，并影响其使用寿命。本文研究了一种加无源无损缓冲吸收的推挽正激变换器，整流二极管上尖峰电压小，可靠性高。并给出了该变换器的工作原理和缓冲电容的参数设计，还通过lkW实验样机给出了加缓冲吸收电路前后的实验波形。样机取得了高效率和高可靠性。0 引言在输入低压大电流场合，推挽正激变换器（Push-Pull Forward，PPF）因具有以下3方面的优点而得到广泛应用：(1)输入滤波器的体积和重最小；(2)箝位电容无损耗地抑制了功率管的电压尖峰；(3)变压器磁芯利用率高。在输出高电压时(本文为360V)，变压器副边线圈匝数较多，副边漏感不可忽略。在整流二极管反向恢复时间内，整流二极管上存在很高的电压尖峰，给整流二极管的选取带来困难，并降低了整流二极管的可靠性。虽然RC或者RCD缓冲电路可以一定程度上抑制二极管的电压尖峰，但是电阻上损耗较大。文献[3]提出了一种简单的无源无损缓冲吸收电路，可以较好地抑制整流二极管的电压尖峰。本文将该无损缓冲吸收电路应用于蓄电池供电的推挽正激变换器中，显著降低了整流二极管的电压尖峰。制作的原理样机电路结构简单，功率器件工作可靠性高，并且实现了高的整机变换效率。1 工作原理图1为加无损缓冲吸收的PPF电路。Ds1、Ds2分别为开关管S1、S2寄生的反并二极管，变压器的Np1=Np2=Np、Ns1=Ns2=Ns分别为原、副边的匝数，匝比n=Ns/Np，原边两个绕组的励磁电感均为Lm，Lo(图1中未标出)为变压器原边绕组的漏感．Lo’为折算到变压器副边绕组的漏感，D5、D6、D7、C1、C2构成无损缓冲吸收电路，且C1=C2=Cc。变压器副边两个绕组的连接点与输出滤波电容C3和C4的中点相连，输出电压为±V0/2。 在分析电路原理前，假定：(1)S1、S2，D1、D2、D3、D4导通压降忽略不计；(2)箝位电容C 较大，在稳态工作时两端电压保持为Vin不变；C3=C4=C0足够大，将它看作电压恒定为V0/2的电压源；L1=L2=L足够大，将它看作电流为I0的电流源；(3)开关周期为Ts，S1、S2每个周期开通时间均为Ton，S1、S2工作的占空比D=Ton/Ts。根据输出电感的伏秒积分平衡，可得变换器输入输出关系：V0=4nDVin。图2为加无损缓冲吸收的PPF电路工作原理波形图，一共分为14个工作模态。 (1)工作模态l[t0-t1] ，在t0以前，S1和S2都是关断的，输入电流沿回路Vin-Np-C-Np2环流，环流为Ia=2nDI0。原、副边绕组电压为零，整流二极管同时导通，iD1=iD2=I0/2。t0时刻，S1导通，Vin加在原边漏感Lo上，ip1迅速增加；Vc加在绕组的漏感上，ip2迅速减小并反向增人。同时，流过iD1、iD4的电流增大，流过iD2、iD3的电流减小，此过程持续到iD2减小到0并且增大到最大反向恢复电流时结束。模态l中，Vc1=Vc2=0，VD5=VD6=Vo/2，VD7=0。(2)工作模态2[t0-t2] ，t1时刻，D2、D3中反向恢复电流达到最大值，D5、D6导通，D2、D3达到瞬时反向电压Vo，缓冲电容C1(C2)和副边漏感Lo’开始谐振。Vin、VC分别加在原边绕组Np1、Np2上，ip1正向增大，ip2减小并反向增大。两端电压从零开始谐振增大，在半个谐振周期后达到最大值VC1max=VC2max=2nVin-Vo，此时模态2结束。模态2中，VD5=VD6=0，VD7=Vo。二极管D2、D3两端反向电压从V0逐渐增大VD2=VD3=4nVin-V0。(3)工作模态3[t2-t3] ，t2时刻，D2、D3两端电压回落到稳态关断值2nVin，D5、D6关断。变压

正激式变压器开关电源工作原理

正激式变压器开关电源工作原理 正激式变压器开关电源输出电压的瞬态控制特性和输出电压负载特性，相对来说比较好，因此，工作比较稳定，输出电压不容易产生抖动，在一些对输出电压参数要求比较高的场合，经常使用。 1-6-1．正激式变压器开关电源工作原理 所谓正激式变压器开关电源，是指当变压器的初级线圈正在被直流电压激励时，变压器的次级线圈正好有功率输出。 图1-17是正激式变压器开关电源的简单工作原理图，图1-17中Ui是开关电源的输入电压，T是开关变压器，K是控制开关，L是储能滤波电感，C是储能滤波电容，D2是续流二极管，D3是削反峰二极管，R 是负载电阻。 在图1-17中，需要特别注意的是开关变压器初、次级线圈的同名端。如果把开关变压器初线圈或次级线圈的同名端弄反，图1-17就不再是正激式变压器开关电源了。 我们从（1-76）和（1-77）两式可知，改变控制开关K的占空比D，只能改变输出电压（图1-16-b中正半周）的平均值Ua ，而输出电压的幅值Up不变。因此，正激式变压器开关电源用于稳压电源，只能采用电压平均值输出方式。 图1-17中，储能滤波电感L和储能滤波电容C，还有续流二极管D2，就是电压平均值输出滤波电路。其工作原理与图1-2的串联式开关电源电压滤波输出电路完全相同，这里不再赘述。关于电压平均值输出滤波电路的详细工作原理，请参看“1-2．串联式开关电源”部分中的“串联式开关电源电压滤波输出电路”内容。 正激式变压器开关电源有一个最大的缺点，就是在控制开关K关断的瞬间开关电源变压器的初、次线圈绕组都会产生很高的反电动势，这个反电动势是由流过变压器初线圈绕组的励磁电流存储的磁能量产生的。因此，在图1-17中，为了防止在控制开关K关断瞬间产生反电动势击穿开关器件，在开关电源变压器中增加一个反电动势能量吸收反馈线圈N3绕组，以及增加了一个削反峰二极管D3。 反馈线圈N3绕组和削反峰二极管D3对于正激式变压器开关电源是十分必要的，一方面，反馈线圈N3绕组产生的感应电动势通过二极管D3可以对反电动势进行限幅，并把限幅能量返回给电源，对电源进行充

2kW新型推挽正激直流变换器的研制.

2kW新型推挽正激直流变换器的研制 2kW新型推挽正激直流变换器的研制 类别：电源技术 电路的工作原理，对环流过程进行了透彻分析，分析了箝位电容和变压器原边漏感对电路工作的影响。通过仿真和实验对所述理论分析进行了验证。基于此研制出输入电压dc24～32v，输出电压dc120v的2kw直流变换器样机，典型效率为93.2％,表明该电路具有可靠、效率高的特点，适合于低压大电流输入中大功率应用场合。引言在低压大电流场合中，推挽电路以其结构简单、磁芯利用率高的优点而得到了广泛应用。但是，传统的推挽电路存在如下几个缺点：1）由于原边漏感的存在,功率管关断时,漏源极产生较大的电压尖峰；2）输入电流纹波的安秒积分大，因而输入滤波器的体积较大。本文在传统推挽电路的基础上增加了一个箝位电容，便可以解决上述传统电路存在的两个缺点。图11 推挽正激电路工作原理如图1所示，该变换器的两个主功率开关管v1及v2和两个匝数均为np的初级绕组tp1及tp2交替连接成一个回路，在回路的两个中点之间连接一个箝位电容c。cin为输入电容,dv1及dv2为两个主功率开关管寄生的反并二极管。d1及d2组成双半波整流电路。电源正极 →tp2→c→tp1→电源负极构成一个回路。忽略变压器漏感则加在变压器原边两个绕组的电压之和为零，c上的电压为uin，下正上负。另外一个回路为电源正极→v1→c→v2→电源负极。根据基尔霍夫电路定律可得uds1＋uds2=uin＋ uc=2uin因此，当某一开关管导通时，另一开关管的电压被箝位在2uin；当两个开关管均关断时,开关管电压各为uin。图2 在分析推挽正激电路工作模态前，做如下设定：1）v1，v2，d1，d2均为理想器件，导通压降忽略不计；2）c较大，在工作过程中两端电压保持uin基本不变；3）滤波电感lf较大，在较短的时间内可以视为恒流源，电流维持不变；稳态时输出电流io=uo/r；4）原边绕组匝数同为np，励磁电感和漏感均相同为lm、lσ，副边匝数同为ns，匝比n=ns/np；5）开关周期ts，v1及v2每个周期开通时间均为ton，v1及v2工作的占空比均为d=ton/ts；图2为推挽正激电路工作原理波形图，一共分为8个工作模态。图3 1）[t1－t2] 在t1之前v1及v2都是关断的，输入电流沿电源正极→tp2→c→tp1→电源负极回路环流工作，环流为ia=ndio[1]（具体分析在第2节中给出）。原副边绕组电压为0，d1及d2同时导通。t1时刻v1开通，uin 加在tp1的漏感上，i1快速增加；uc加在tp2的漏感上，i2迅速减小并反向增大。相应的，在副边流过d1电流id1增大，流过d2的电流id2减小。t2时刻，d2截止id2=0。此模态等效电路图如图3（a）所示，持续时间为式中：ilfmin为t1时刻滤波电感电流。2）[t2－t3] 当d2截止时，该工作模态开始工作，uin加在tp1的励磁电感和漏感上，uc加在tp2的励磁电感和漏感上，各承担励磁电流和负载电流变化率的一半，这时初级相当于两个单端正激电路并联工作[2][3][4]。i1增加，i2反向增大。工作模态如图3（b）所示，持续时间为3）[t3－t4] t3时刻，v1关断，该工作模态开始工作。在此之前i1始

推挽开关电源

推挽式开关电源 开关电源的推挽拓扑结构 ★新手入门拓扑结构推挽篇 推挽式开关电源设计中基础拓扑结构之一 推挽电路就是两个不同极性晶体管连接的输出电路。推挽电路采用两个参数相同的功率BJT管或MOSFET管，以推挽方式存在于电路中，各负责正负半周的波形放大任务，电路工作时，两只对称的功率管每次只有一个导通，所以导通损耗小效率高。推挽输出既可以向负载灌电流，也可以从负载抽取电流。 如果输出级有两个三极管，始终处于一个导通、一个截止的状态，也就是两个三极管推挽相连，这样的电路结构称为推挽式电路或图腾柱（Totem-pole）输出电路。 上图为推挽变换器原理图。推挽变压器有两个三极管在交替开关，已达到比单管工作电路的输出功率，由于初级线圈的中心抽头接在输入电源的正极，这样当一边三极管导通时，另一边的三极管要承受耐压与两倍的电源电压，这对晶体管要求较高。 优点： 结构简单，开关变压器磁芯利用率高，推挽电路工作时，两只对称的功率开关管每次只有一个导通，所以导通损耗小。 缺点： 变压器带有中心抽头，而且开关管的承受电压较高；由于变压器原边漏感的存在，功率开关管关断的瞬间，漏感极会产生较大的电压尖峰，另外输入电流纹波较大，因而输入滤波器的体积较大。

★主流IC SG3525是美国硅通用半导体公司推出的一种性能优良、功能齐全和通用性强的单片集成PWM控制芯片，它简单可靠、方便灵活，输出驱动我推拉输出形式，增加了驱动能力；内部含有欠压锁定电路、软启动控制电路、PWM锁存器，有过流保护功能，频率可调，同时能限制最大占空比。 IR2110 是美国IR公司生产的一款驱动器。它兼有光耦隔离（体积小）和电磁隔离（速度快）的优点，是中小功率变换器装置中驱动器件的首选品种。 UC3846 采用定频电流模式控制，改善了系统的线电压调节率和负载响应特性，简化了控制环路的设计。 IR2112S 是IR公司一款推挽式驱动器，它是高电压、高放大率MOSFET和带独立的推挽放大器，为了自举工作方式，门驱动器供电范围从10V到20V。 ★工程师推荐：电流馈电推挽式逆变电路图设计 电流馈电推挽式逆变电路如图1所示，图中直流电压经电感L1送到变压器Tr的中心抽头，L1与跨接余Tr初级绕组两端的电容C2组成手续谐振电路，R1、R2、C1组成启动电路，其原理同图2，由于Np与Nb的正反馈作用，驱动VT1、VT2轮流交替导通。

有源钳位正激变化器的工作原理

第2章有源箝位正激变换器的 工作原理 令狐采学 2.1 有源箝位正激变换器拓扑的选择 单端正激变换器具有结构简单、工作可靠、成本低廉、输入输出电气隔离、易于多路输出等优点，因而被广泛应用在中小功率变换场合。但是它有一个固有缺点：在主开关管关断期间，必须附加一个复位电路，以实现高频变压器的磁复位，防止变压器磁芯饱和[36]。传统的磁复位技术包括采用第三个复位绕组技术、无损的LCD箝位技术以及RCD 箝位技术。这三种复位技术虽然都有一定的优点，但是同时也存在一些缺陷[37-39]。

(1)第三复位绕组技术采用第三个复位绕组技术正激变换器的优点是技术比较成熟，变压器能量能够回馈给电网。 它存在的缺点是：第三复位绕组使得变压器的设计和制作比较复杂；变压器磁芯不是双向对称磁化，因而利用率较低；原边主开关管承受的电压应力很大。 (2)RCD箝位技术采用RCD箝位技术正激变换器的优点是电路结构比较简单，成本低廉。 它存在的缺点是：在磁复位过程中，磁化能量大部分都消耗在箝位网络中，因而效率较低；磁芯不是双向对称磁化，磁芯利用率较低。 (3)LCD箝位技术采用无损的LCD箝位技术正激变换器的优点是磁场能量能够全部回馈给电网，效率较高。

它存在的缺点是：在磁复位过程中，箝位网络的谐振电流峰值较大，增加了开关管的电流应力和通态损耗，因而效率较低；磁芯不是双向对称磁化，磁芯利用率较低。 而有源箝位正激变换器是在传统的正激式变换器的基础上，增加了由箝位电容和箝位开关管串联构成的有源箝位支路，虽然与传统的磁复位技术相比，有源箝位磁复位技术增加了一个箝位开关管，提高了变换器的成本，但是有源箝位磁复位技术有以下几个优点： (1)有源箝位正激变换器的占空比可以大于0.5，使得变压器的原副边匝比变大，从而可以有效地减少原边的导通损耗； (2)在变压器磁复位过程中，寄生元件中存储的

自激推挽式直流变换器的设计

自激推挽式直流变换器的设计 引言 在数模混合电路系统中，需要多个电源供电，为了减小外界供电电源的数量，实现系统供电电路的小型化。本文基于电流反馈型自激推挽电路设计出了+10V，200mA和-10V，100mA输出的电源，+10V除了给电路系统的模拟芯片供电外还要给单片及供电的电压调节芯片供电，-10V给模拟芯片供电，实现了供电系统的小型化和低成本。 1.自激推挽式直流变换器的基本原理： 自激推挽式直流变换器的基本电路如图1所示。参照图1，当接通输入直流电源Ui后，就会在分压电阻R2上产生一个电压，该电压通过功率开关变压器的Nb1和Nb2两个绕组分别加到两个功率开关V1和V1的基极上。由于电路的不完全对称性使其中的一个功率开关首先导通。假设是功率开关Np1首先导通，那么功率开关Nb2集电极的电流流过功率开关变压器初级绕组的二分之一V2，使功率开关变压器的磁芯磁化，同时使其他的绕组产生感应电动势。在基极绕组Nb2上产生的感应电动势使功率开关V2的基极处于负电位的反向偏置而维持截至状态。在另一个基极绕组Nb1上产生的感应电动势则使功率开关V1的集电极电流进一步增加，这是正反馈的过程。其最后的结果使功率开关V1很快就达到饱和导通状态，此时几乎全部的电源电压Ui都加到了功率开关变压器初级绕组的二分之一Np1上。绕组Np1中的电流以及由此引起的磁通也会线性的增加。当功率开关变压器磁芯的磁通量接近或达到磁饱和值+φS时，集电极的电流就会急剧地增加，形成一个尖峰，而磁通量的变化率接近于零，因此功率开关变压器的所有绕组上的感应电动势也接近于零。由于绕组Nb1两端的感应电动势接近于零，于是功率开关V1的基极电流减小，集电极电流开始下降，从而使所有绕组上的感应电动势反向。紧接着磁芯的磁通脱离饱和状态，促使功率开关V1很快进入截至状态，功率开关V2很快进入饱和导通状态。这时几乎全部的输入直流电压Ui又被加到功率开关变压器的另一半绕组Np2上，使功率开关变压器磁芯的磁通直线下降，很快就达到了反向的磁饱和值-φS。上述过程周而复始，就会在两个功率开关V1和V2的集电极形成方波电压。

正激、反激、双管反激、推挽开关电路小结

开关电源电路学习小结 1.正激（Forward）电路 正激电路的原理图如图1所示： 图1、单管正激电路 1.1电路原理图说明 单管正极电路由输入Uin、滤波电容C1、C2、C3，变压器Trans、开关管VT1、二极管VD1、电感L1组成。 其中变压器中的N1、N2、N3三个线圈是绕在同一个铁芯上的，N1、N2的绕线方向一致，N3的绕线方向与前两者相反。 1.2电路工作原理说明 开关管VT1以一定的频率通断，从而实现电压输出。当VT1吸合时，输入电压Uin被加在变压器线圈N1的两边，同时通过变压器的传输作用，变压器线圈N2两边产生上正下负的电压，VD1正向导通。Uin的能量通过变压器Tran传输到负载。 由于N3的绕线方向与N1的相反，VT1导通时，N3的电压极性为上负下正。 当VT1关断时，N1中的电流突然变为0，但铁芯中的磁场不可能突变，N1产生反电动势，方向上负下正；N3则产生上正下负的反向电动势，多出的能量将被回馈到Uin。 通过上述内容可以看到W3的作用，就是为了能使磁场连续而留出的电流通路，采用

这种接线方式后，VT1断开器件，磁场的磁能被转换为电能送回电源。 如果没有N3，那么VT1关断瞬间要事磁场保持连续，唯有两个电流通路：一是击穿开关；二是N2电流倒流使二极管反向击穿。击穿开关或二极管，都需要很高电压，使击穿后电流以较高的变化率下降到零；而很高的电流变化率（磁通变化率）自然会产生很高的感生电动势来形成击穿电压。 由此可见，如果没有N3，则电感反向时的磁能将无法回收到电源；并且还会击穿开关和二极管。 1.3小结 1)正激电路使用变压器作为通道进行能量传输； 2)正激电路中，开关管导通时，能量传输到变压器副边，同时存储在电感中；开关管 关断时，将由副边回路中的电感续流带载； 3)正激电路的副边向负载提供功率输出，并且输出电压的幅度基本是稳定的。正激输 出电压的瞬态特性相对较好； 4)为了吸收线圈在开关管关断时时的反电动势，需要在变压器中增加一个反电动势吸 收绕组，因此正激电路的变压器要比反激电路的体积大； 5)由于正激电路控制开关的占空比都取0.5左右，而反激电路的占空比都较小，所以 正激电路的反激电动势更高。

正激式开关电源详解

正激式变压器开关电源工作原理 时间：2012-09-0414:50:17来源：作者： 正激式变压器开关电源工作原理 正激式变压器开关电源输出电压的瞬态控制特性和输出电压负载特性，相对来说比较好，因此，工作比较稳定，输出电压不容易产生抖动，在一些对输出电压参数要求比较高的场合，经常使用。 1-6-1.正激式变压器开关电源工作原理 所谓正激式变压器开关电源，是指当变压器的初级线圈正在被直流电压激励时，变压器的次级线圈正好有功率输出。 图1-17是正激式变压器开关电源的简单工作原理图，图1-17中Ui是开关电源的输入电压，T是开关变压器，K是控制开关，L是储能滤波电感，C是储能滤波电容，D2是续流二极管，D3是削反峰二极管，R是负载电阻。 在图1-17中，需要特别注意的是开关变压器初、次级线圈的同名端。如果把开关变压器初线圈或次级线圈的同名端弄反，图1-17就不再是正激式变压器开关电源了。 我们从(1-76)和(1-77)两式可知，改变控制开关K的占空比D，只能改变输出电压(图1-16-b中正半周)的平均值Ua，而输出电压的幅值Up不变。因此，正激式变压器开关电源用于稳压电源，只能采用电压平均值输出方式。 图1-17中，储能滤波电感L和储能滤波电容C，还有续流二极管D2，就是电压平均值输出滤波电路。其工作原理与图1-2的串联式开关电源电压滤波输出电路

完全相同，这里不再赘述。关于电压平均值输出滤波电路的详细工作原理，请参看“1-2.串联式开关电源”部分中的“串联式开关电源电压滤波输出电路”内容。 正激式变压器开关电源有一个最大的缺点，就是在控制开关K关断的瞬间开关电源变压器的初、次线圈绕组都会产生很高的反电动势，这个反电动势是由流过变压器初线圈绕组的励磁电流存储的磁能量产生的。因此，在图1-17中，为了防止在控制开关K关断瞬间产生反电动势击穿开关器件，在开关电源变压器中增加一个反电动势能量吸收反馈线圈N3绕组，以及增加了一个削反峰二极管 D3。 反馈线圈N3绕组和削反峰二极管D3对于正激式变压器开关电源是十分必要的，一方面，反馈线圈N3绕组产生的感应电动势通过二极管D3可以对反电动势进行限幅，并把限幅能量返回给电源，对电源进行充电;另一方面，流过反馈线圈N3绕组中的电流产生的磁场可以使变压器的铁心退磁，使变压器铁心中的磁场强度恢复到初始状态。 由于控制开关突然关断，流过变压器初级线圈的励磁电流突然为0，此时，流过反馈线圈N3绕组中的电流正好接替原来励磁电流的作用，使变压器铁心中的磁感应强度由最大值Bm返回到剩磁所对应的磁感应强度Br位置，即：流过反馈线圈N3绕组中电流是由最大值逐步变化到0的。由此可知，反馈线圈N3绕组产生的感应电动势在对电源进行充电的同时，流过反馈线圈N3绕组中的电流也在对变压器铁心进行退磁。 图1-18是图1-17中正激式变压器开关电源中几个关键点的电压、电流波形图。图1-18-a)是变压器次级线圈N2绕组整流输出电压波形，图1-18-b)是变压器次级线圈N3绕组整流输出电压波形，图1-18-c)是流过变压器初级线圈N1绕组和次级线圈N3绕组的电流波形。

半桥,全桥,反激,正激、推挽拓扑结构的区别和特点

1. 单端正激式 单端：通过一只开关器件单向驱动脉冲变压器。 正激：脉冲变压器的原/付边相位关系，确保在开关管导通，驱动脉冲变压器原边时，变压器付边同时对负载供电。 该电路的最大问题是：开关管T交替工作于通/断两种状态，当开关管关断时，脉冲变压器处于“空载”状态，其中储存的磁能将被积累到下一个周期，直至电感器饱和，使开关器件烧毁。图中的D3与N3构成的磁通复位电路，提供了泄放多余磁能的渠道。 2. 单端反激式 反激式电路与正激式电路相反，脉冲变压器的原/付边相位关系，确保当开关管导通，驱动脉冲变压器原边时，变压器付边不对负载供电，即原/付边交错通断。脉冲变压器磁能被积累的问题容易解决，但是，由于变压器存在漏感，将在原边形成电压尖峰，可能击穿开关器件，需要设置电压钳位电路予以保护D3、N3构成的回路。从电路原理图上看，反激式与正激式很相象，表面上只是变压器同名端的区别，但电路的工作方式不同，D3、N3的作用也不同。 3.推挽（变压器中心抽头）式

这种电路结构的特点是：对称性结构，脉冲变压器原边是两个对称线圈， 两只开关管接成对称关系，轮流通断，工作过程类似于线性放大电路中的乙类 推挽功率放大器。 主要优点：高频变压器磁芯利用率高（与单端电路相比）、电源电压利用 率高（与后面要叙述的半桥电路相比）、输出功率大、两管基极均为低电平， 驱动电路简单。 主要缺点：变压器绕组利用率低、对开关管的耐压要求比较高（至少是电 源电压的两倍）。 4. 全桥式 这种电路结构的特点是：由四只相同的开关管接成电桥结构驱动脉冲变压 器原边。 图中T1、T4为一对，由同一组信号驱动，同时导通/关端；T2、T3为另一对，由另一组信号驱动，同时导通/关端。两对开关管轮流通/断，在变压器原 边线圈中形成正/负交变的脉冲电流。 主要优点：与推挽结构相比，原边绕组减少了一半，开关管耐压降低一半。

推挽电路

开关电源模块并联供电系统 摘要： 本系统以推挽电路为主电路、以集成PWM芯片SG3525为控制核心，实现24V输入、额定输出8V、满载16W的DC/DC变换。通过SG3525的闭环调整，两路DC/DC变换器实现并联输出，且两路输出电流可按指定比例调整。以单片机DSPIC30F2012为主控芯片，实现对DC/DC变换的电流采样、基准给定及系统的控制管理。 实验结果表明：DC/DC变换器在全负载范围内稳压精度大于99%，系统满载效率大于80%；按指定模式并联输出时，各DC/DC变换器的输出电流相对误差绝对值小于2%，且电路能精确实现过流保护。 Abstract: A push-pull circuit of the system is the main circuit, The SG3525 PWM chip integration for the control of the core, to achieve 24V input, depending on the output 8V, loaded with 16W of DC / DC converter. SG3525 through closed-loop adjustment, two DC / DC converters to achieve parallel output, and two output currents can be specified scaling. As the master chip to chip DSPIC30F2012, to achieve the DC / DC converter of the current sampling, the benchmark for a given system control and management. The results show that: DC / DC converter at full load regulation accuracy within 99% full load efficiency is more than 80%; parallel output mode specified when the DC / DC converter output current relative absolute error less than 2%, and the over-current protection circuit accurately. 关键字：开关电源；推挽式变换电路；SG3525、 1．方案论证与选择 1．1主电路的选择方案 方案一：主电路部分采用推挽式变换电路。该电路的结构特点就相当于两个单端正激变换电路通过高频变压器形成并联结构，电路不需单独的去磁电路就能正常工作。由于推挽式开关电源中的两个控制开关轮流交替工作，其输出电压波形非常对称，并且开关电源在整个周期之内都向负载提供功率的输出，因此推挽式开关电源是所有开关电源中电压利用率最高的开关电源。其主要优点有： （1）推挽式开关电源输出电流瞬态响应是速度较高，电压输出特性比较好； （2）推挽式变换电路的功率开关管是共地的，驱动时不用隔离，因此驱动方便；（3）只用两只功率管就可以输出较大功率； （4）推挽式变换电路的功率开关管最大承受而被的输入电压。

推挽式变压器

推挽全桥双向直流变换器的研究 1 引言 随着环境污染的日益严重和新能源的开发，双向直流变换器得到了越来越广泛的应用，像直流不停电电源系统，航天电源系统、电动汽车等场合都应用到了双向直流变换器。越来越多的双向直流变换器拓扑也被提出，不隔离的双向直流变换器有Bi Buck/Boost、Bi Buck-Boost、Bi Cuk、 Bi Sepic-Zeta；隔离式的双向直流变换器有正激、反激、推挽和桥式等拓扑结构。不同的拓扑对应于不同的应用场合，各有其优缺点。推挽全桥双向直流变换器是由全桥拓扑加全波整流演变而来。推挽侧为电流型，输入由蓄电池供给，全桥侧为电压型，输入接在直流高压母线上。此双向直流变换器拓扑适用在电压传输比较大、传输功率较高的场合。 本文分析了推挽全桥双向直流变换器的工作原理，通过两种工作模式的分析，理论上证明了此拓扑实现能量双向流动的可行性，并对推挽侧开关管上电压尖峰形成原因进行了分析，提出了解决方法，在文章的最后给出了仿真波形和实验波形。 2工作原理 图1为推挽全桥双向DC/DC变换器原理图。图2给出了该变换器的主要波形。变换器原副边的电气隔离是通过变压器来实现的，原边为电流型推挽电路，副边为全桥电路，该变换器有两种工作模式：（1）升压模式：在这种工作模式下S1 、S2 作为开关管工作； S3，S4 ，S5 ，S6 作为同步整流管工作，整流方式为全桥整流，这种整流方式适用于输出电压比较高，输出电流比较小的场合。由于电感L 的存在 S1、S2 的占空比必须大于0.5。（2）降压模式：在这种工作模式下 S3， S4， S5，S6 作为开关管工作，S1 、S2 作为同步整流管工作，整流方式为全波整流。分析前，作出如下假设： 所有开关管、二极管均为理想器件； 所有电感、电容、变压器均为理想元件； ，； 2.1升压工作模式 在升压工作模式下，原边输入为电流型推挽电路，副边输出为全桥整流电路。S1 ，S2 作为开关管工作，S3 ， S4， S5，S6 作为同步整流管工作。电感电流工作于连续模式。

全桥-半桥-推挽-正激-反激的优缺点比较及应用场合分析

全桥,半桥,推挽,正激,反激的优缺点比较及应用场 合分析 优缺点比较 一、全桥式开关电源的优点和缺点 1、全桥式变压器开关电源输出功率很大，工作效率很高 全桥式变压器开关电源与推挽式变压器开关电源一样，由于两组开关器件轮流交替工作，相当于两个开关电源同时输出功率，其输出功率约等于单一开关电源输出功率的两倍。因此，全桥式变压器开关电源输出功率很大，工作效率很高，经桥式整流或全波整流后，其输出电压的电压脉动系数Sv和电流脉动系数Si都很小，仅需要一个很小值的储能滤波电容或储能滤波电感，就可以得到一个电压纹波和电流纹波都很小的输出电压。 2、全桥式开关电源的优点是开关管的耐压值特别的低 全桥式变压器开关电源最大的优点是，对4个开关器件的耐压要求比推挽式变压器开关电源对两个开关器件的耐压要求可以降低一半。因为，全桥式变压器开关电源4个开关器件分成两组，工作时2个开关器件互相串联，关断时，每个开关器件所承受的电压，只有单个开关器件所承受电压的一半。其最高耐压等于工作电压与反电动势之和的一半，这个结果正好是推挽式变压器开关电源两个开关器件耐压的一半。 3、全桥式变压器开关电源主要用于输入电压比较高的场合 在输入电压很高的情况下，采用全桥式变压器开关电源，其输出功率要比推挽式变压器开关电源的输出功率大很多。因此，一般电网电压为交流220伏供电的大功率开关电源大部分都是使用全桥式变压器开关电源。而在输入电压较低的情况下，推挽式变压器开关电源的输出功率又要比全桥式变压器开关电源的输出功率大很多。 4、全桥式变压器开关电源的电源利用率比推挽式变压器开关电源的电源利用率低一些 因为2组开关器件互相串联，两个开关器件接通时总的电压降要比单个开关器件接通时的电压降大一倍；但比半桥式变压器开关电源的电源利用率高很多。因此，全桥式变压器开关电源也可以用于工作电源电压比较低的场合。 5、 与半桥式开关电源一样，全桥式变压器开关电源的变压器初级线圈只需要一个绕组，这也是它的优点，这对小功率开关电源变压器的线圈绕制多少带来一些方便。但对于大功率开关电源变压器的线圈绕制没有优势，因为，大功率开关电源变压器的线圈需要用多股线来绕。 6、

正激反激原理对比分析

反激式开关电源的优点和缺点 1 反激式开关电源的电压和电流的输出特性要比正激式开关电源的差。 反激式开关电源在控制开关接通期间不向负载提供功率输出，仅在控制开关关断期间才把存储能量转化为反电动势向负载提供输出，但控制开关的占空比为0.5时，变压器次级线圈输出的电压的平均值约等于电压最大值的的二分之一，而流过负载的电流正好等于变压器次级线圈最大电流的四分之一。即电压脉动系数等于2，电流脉动系数等于4。反激式开关电源的电压脉动系数，和正激式开关电源的脉动系数基本相同，但是电流的脉动系数是正激式开关电源的电流脉动系数的两倍。由此可知，反激式开关电源的电压和电流的输出特性要比正激式开关电源的差。特别是，反激式开关电源使用的时候，为了防止电源开关管过压击，起占空比一般都小于0.5，此时，流过变压器次级线圈的电流会出现断续，电压和电流的脉动系数都会增加，其电压和电流的输出特性将会变得更差。 2 反激式开关电源的瞬态控制特性相对来说比较差。 由于反激式开关电源仅在开关关断期间才向负载提供能量输出，当负载电流出现变化时，开关电源不能立即对输出电压或电流产生反应，而需要等到下一个周期事，通过输出电压取样和调宽控制电路的作用，开关电源才开始对已经过去了的事情进行反应，即改变占空比，因此，反激式开关电源的瞬态控制特性相对来说比较差。有时，当负载电流变化的频率和相位与取样、调宽控制电路输出的电压的延时特性在相位保持一致的时候，反激式开关电源输出电压可能会产生抖动，这种情况在电视机的开关电源中最容易出现。 3 反激式开关电源变压器初级和次级线圈的漏感都比较大，开关电源变压器的工作效率低。 反激式开关电源变压器的铁芯一般需要留一定的气隙，一方面是为了防止变压器的铁芯因流过变压器的初级线圈的电流过大，容易产生磁饱和。另一方面是因为变压器的输出功率小，需要通过调整电压器的气隙和初级线圈的匝数，来调整变压器初级线圈的电感量的大小。因此，反激式开关电源变压器初级和次级线圈的漏感都比较大，从而会降低开关电源变压器的工作效率，并且漏感还会产生反电动势，容易把开关管击穿。 4 反激式开关电源的优点是电路比较简单，体积比较小，反激式开关电源输出电压受占空比的调制幅度，相对于正激式开关电源来要高很多。 反激式开关电源的优点是电路比较简单，比正激式开关电源少用了一个大的储能滤波电感，以及一个续流二极管，一次，反激式开关电源的体积要比正激式开关电源的体积小，且成本也要低。此外，反激式开关电源输出电压受占空比的调制幅度，相对于正激式开关电源来要高很多，因此，反激式开关电源要求调控占空比的误差信号幅度要比较低，误差信号放大器的增益和动态范围也要较小。由于这些优点，目前，反激式开关电源在家电领域中还是被广泛的应用。 5 反激式开关电源多用于功率较小的场合或是多路输出的场合。 6 反激式开关电源不需要加磁复位绕组。 在反激式开关电源中，在开关管关断的时候，反激式变换器的变压器储能向负载释放，磁芯自然复位，不需要加磁复位措施。

推挽式的优点与缺点

推挽式拓扑 推挽式开关电源的优点前面已经提到很多，这里再简单概括一次。 由于推挽式变压器开关电源中的两个控制开关K1和K2轮流交替工作，其输出电压波形非常对称，并且开关电源在整个工作周期之内都向负载提供功率输出，因此，其输出电流瞬间响应速度很高，电压输出特性很好。推挽式变压器开关电源是所有开关电源中电压利用率最高的开关电源，它在输入电压很低的情况下，仍能维持很大的功率输出，所以推挽式变压器开关电源被广泛应用于低输入电压的DC/AC逆变器，或DC/DC转换器电路中。 推挽式开关电源经桥式整流或全波整流后，其输出电压的电压脉动系数Sv和电流脉动系数Si都很小，因此只需要一个很小值的储能滤波电容或储能滤波电感，就可以得到一个电压纹波和电流纹波都很小的输出电压。因此，推挽式开关电源是一个输出电压特性非常好的开关电源。 另外，推挽式开关电源的变压器属于双极性磁极化，磁感应变化范围是单极性磁极化的两倍多，并且变压器铁心不需要留气隙，因此，推挽式开关电源变压器铁心的导磁率比单极性磁极化的正激或反式开关电源变压器铁心的导磁率高很多倍；这样，推挽式开关电源变压器初、次级的线圈匝数可比单极性磁极化变压器初、次级的线圈匝数少一倍以上。所以，推挽式开关电源变压器的漏感以及铜阻损耗都比单极性磁极化变压器小很多，开关电源的工作效率很高。 推挽式开关电源的两个开关器件有一个公共接地端，相对于半桥式或全桥式开关电源来说，驱动电路要简单很多，这也是推挽式开关电源的一个优点。 后面将要介绍的半桥式以及全桥式开关电源都有一个共同缺点，就是当两个控制开关K1和K2处于交替转换工作状态的时候，两个开关器件会同时出现一个半导通区，即两个控制开关同时处于接通状态；这是因为开关器件在开始导通的时候，相当于对电容充电，它从截止状态到完全导通状态需要一个过渡过程；而开关器件从导通状态转换到截止状态的时候，相当于对电容放电，它从导通状态到完全截止状态也需要一个过渡过程；当两个开关器件分别处于导通和截止的过渡期间，就会同时出现半导通状态，此时，相当于两个控制开关同时接通，会对电源电压产生短路，在两个控制开关的串联回路中将出现很大的电流，而这个电流并没有通过变压器负载。因此，在两个控制开关K1和K2分别处于导通和截止的过渡期间，两个开关器件将会产生很大的功率损耗。 而推挽式开关电源不会存在这种损耗。因为，当控制开关K1将要关断的时候，开关变压器的两个初级线圈N1绕组和N2绕组都会产生反电动势，而N2绕组产生的反电动势正好与输入电流的方向相反；此时，即使是K2开关器件处于半导通或全导通状态，在短时间内，在K2组成的电路中都不会出现很大的工作电流，并且在电路中，两个控制开关也不存在直接串通的回路；因此，推挽式开关电源不会像半桥式，以及全桥式开关电源那样出现两个控制开关同时串通的可能性，这也是推挽式开关电源的一个优点。 推挽式开关电源的主要缺点是两个开关器件需要很高的耐压，其耐压必须大于工作电压的两倍，因此，推挽式开关电源在220V交流供电设备中很少使用。另外，直流输出电压可调整式推挽开关电源输出电压的调整范围比反激式开关电源输出电压的调整范围小很多，并且需要一个储能滤波电感；因此，推挽式开关电源