如何确定开关电源变压器反射电压(即占空比)

时间:2023-03-08来源:佚名

有网友提到开关电源的反馈环路的参数设置,工作状态分析。由于在上学时高数学的比较差,《自动控制原理》差一点就补考了,对于这一门现在还感觉恐惧,到现在也不能完整写出闭环系统传递函数,对于系统零点、极点的概念感觉很模糊,看波德图也只是大概看出是发散还是收敛,所以对于反馈补偿不敢胡言乱语,但有有 一些建议。如果有一些数学功底,再有一些学习时间可以再把大学的课本《自动控制原理》找出来仔细的消化一下,并结合实际的开关电源电路,按工作状态进行分析。一定会有所收获,论坛有一个帖子《拜师求学反馈环路设计、调式》其中CMG回答得很好,我觉得可以参考。

接着谈关于反激电源的占空比(本人关注反射电压,与占空比一致),占空比还与选择开关管的耐压有关,有一些早期的反激电源使用比较低耐压开关管,如600V或650V作为交流220V输入电源的开关管,也许与当时生产工艺有关,高耐压管子,不易制造,或者低耐压管子有更合理的导通损耗及开关特性,像这种线路反射电压不能太高,否则为使开关管工作在安全范围内,吸收电路损耗的功率也是相当可观的。 实践证明600V管子反射电压不要大于100V,650V管子反射电压不要大于120V,把漏感尖峰电压值钳位在50V时管子还有50V的工作余量。现在 由于MOS管制造工艺水平的提高,一般反激电源都采用700V或750V甚至800-900V的开关管。像这种电路,抗过压的能力强一些开关变压器反射电压也可以做得比较高一些,最大反射电压在150V比较合适,能够获得较好的综 合性能。PI公司的TOP芯片推荐为135V采用瞬变电压抑制二极管钳位。但他的评估板一般反射电压都要低于这个数值在110V左右。这两种类型各有优缺点:

第一类:缺点抗过压能力弱,占空比小,变压器初级脉冲电流大。优点:变压器漏感小,电磁辐射低,纹波指标高,开关管损耗小,转换效率不一定比第二类低。

第二类:缺点开关管损耗大一些,变压器漏感大一些,纹波差一些。优点:抗过压能力强一些,占空比大,变压器损耗低一些,效率高一些。

反激电源反射电压还有一个确定因素

反激电源的反射电压还与一个参数有关,那就是输出电压,输出电压越低则变压器匝数比越大,变压器漏感越大,开关管承受电压越高,有可能击穿开关管、吸收电路消耗功率越大,有可能使吸收回路功率器件永久失效(特别是采用瞬变电压抑制二极管的电路)。在设计低压输出小功率反激电源的优化过程中必须小心处理,其 处理方法有几个:

1、 采用大一个功率等级的磁芯降低漏感,这样可提高低压反激电源的转换效率,降低损耗,减小输出纹波,提高多路输出电源的交差调整率,一般常见于家电用开关电源,如光碟机、DVB机顶盒等。

2、如果条件不允许加大磁芯,只能降低反射电压,减小占空比。降低反射电压可减小漏感但有可能使电源转换效率降低,这两者是一个矛盾,必须要有一个替代过程才能找到一个合适的点,在变压器替代实验过程中,可以检测变压器原边的反峰电压,尽量 降低反峰电压脉冲的宽度,和幅度,可增加变换器的工作安全裕度。一般反射电压在110V时比较合适。

3、增强耦合,降低损耗,采用新的技术,和绕线工艺,变压器为满足安全规范会在原边和副边间采取绝缘措施,如垫绝缘胶带、加绝缘端空胶带。这些将影响变压器漏感性能,现实生产中可采用初级绕组包绕次级的绕法。或者次级用三重绝缘线绕制,取消 初次级间的绝缘物,可以增强耦合,甚至可采用宽铜皮绕制。

文中低压输出指小于或等于5V的输出,像这一类小功率电源,本人的经验是,功率输出大于20W输出可采用正激式,可获得最佳性价比,当然这也不是决对的, 与个人的习惯,应用的环境有关系。

反激电源变压器磁芯在工作在单向磁化状态,所以磁路需要开气隙,类似于脉动直流电感器。部分磁路通过空气缝隙耦合。为什么开气隙的原理本人理解为:由于功率铁氧体也具有近似于矩形的工作特性曲线(磁滞回线),在工作特性曲线上Y轴表示磁感应强度(B),现在的生产工艺一般饱和点在400mT以上,一般此值 在设计中取值应该在200-300mT比较合适、X轴表示磁场强度(H)此值与磁化电流强度成比例关系。磁路开气隙相当于把磁体磁滞回线向X轴向倾斜,在同样的磁感应强度下,可承受更大的磁化电流,则相当于磁心储存更多的能量,此能量在开关管截止时通过变压器次级泻放到负载电路,反激电源磁芯开气隙有两个作用。其一是传递更多能量,其二防止磁芯进入饱和状态。

反激电源的变压器工作在单向磁化状态,不仅要通过磁耦合传递能量,还担负电压变换输入输出隔离的多重作用。所以气隙的处理需要非常小心,气隙太大可使漏感变大,磁滞损耗增加,铁损、铜损增大,影响电源的整机性能。气隙太小有可能使变压器磁芯饱和,导致电源损坏

所谓反激电源的连续与断续模式是指变压器的工作状态,在满载状态变压器工作于能量完全传递,或不完全传递的工作模式。一般要根据工作环境进行设计,常规反激电源应该工作在连续模式,这样开关管、线路的损耗都比较小,而且可以减轻输入输出电容的工作应力,但是这也有一些例外。 需要在这里特别指出:由于反激电源的特点也比较适合设计成高压电源,而高压电源变压器一般工作在断续模式,本人理解为由于高压电源输出需要采用高耐压的整流二极管。由于制造工艺特点,高反压二极管,反向恢复时间长,速度低,在电流连续状态,二极管是在有正向偏压时恢复,反向恢复时的能量损耗非常大,不利于 变换器性能的提高,轻则降低转换效率,整流管严重发热,重则甚至烧毁整流管。由于在断续模式下,二极管是在零偏压情况下反向偏置,损耗可以降到一个比较低的水平。所以高压电源工作在断续模式,并且工作频率不能太高。 还有一类反激式电源工作在临界状态,一般这类电源工作在调频模式,或调频调宽双模式,一些低成本的自激电源(RCC)常采用这种形式,为保证输出稳定,变 压器工作频率随着,输出电流或输入电压而改变,接近满载时变压器始终保持在连续与断续之间,这种电源只适合于小功率输出,否则电磁兼容特性的处理会很让人头痛。

反激开关电源变压器应工作在连续模式,那就要求比较大的绕组电感量,当然连续也是有一定程度的,过分追求绝对连续是不现实的,有可能需要很大的磁芯,非常多的线圈匝数,同时伴随着大的漏感和分布电容,可能得不偿失。那么如何确定这个参数呢,通过多次实践,及分析同行的设计,本人认为,在标称电压输入时,输出达到50%~60%变压器从断续,过渡到连续状态比较合适。或者在最高输入电压状态时,满载输出时,变压器能够过渡到连续状态就可以了。

    相关阅读

    进口变压器油的分类等级与技术指标

    【进口变压器油 的分类等级与技术指标】 进口变压器 油的牌号 二个方面: 1)进口(国外)变压器油不是按电压等级分类,而是按抗氧化剂的加入量来分类。 如ASTMD根据抗氧化剂含量...
    2022-12-10

    三相四线电力系统中四极断路器的选用原则

    三相四线(0.4/0.23KV)电力 系统中四极开关的选用原则: 1 正常供电电源 与备用发电机之间的转换开关应用四极开关。 2 带剩余电流动作保护的双电源转换开关应采用四极开关。在同一...
    2023-03-08

    传递法转矩测量

    转矩测量仪器及装置很多,应根据使用环境、测量精度等要求来选择。 1.应变式转矩测量 应变式转矩测量仪通过测量由于转矩作用在转轴上产生的应变来测量转矩。 根据材料力学的理...
    2023-03-11

    蜂鸣器和扬声器的结构及原理详解

    有关蜂鸣器的知识,蜂鸣器的二大种类,一种是压电式蜂鸣器,一种是电磁式蜂鸣器,蜂鸣器和扬声器是二种不同的电子元件,二者之间的区别有哪些,下面与电工之友小编一起来看下...
    2023-01-29
    蜂鸣器和扬声器的结构及原理详解

    国家电网公司电力系统无功补偿配置技术原则

    为进一步加强国家电网公司无功补偿 装置的技术管理工作,规范电网无功补偿的配置要求,提高电网的安全、稳定、经济运行水平,国家电网公司在广泛征求公司各有关单位意见的基础...
    2022-12-10

    热销商品

    加厚abs安全帽电工建筑工地程施工领导监理透气防砸头盔可印字V型

    这款加厚ABS安全帽专为电工、建筑工地施工人员、领导及监理设计,采用高强度ABS工程塑料,抗冲击、防砸性能优异,有效保障头部安全。帽体加厚设计,增强耐用性与防护等级...
    5.8

    水口钳高硬度模型剪钳电子钳工业级口水剪斜嘴钳偏口斜口专用钳子

    水口钳高硬度模型剪钳是一款工业级精密工具,专为电子、模型制作及精细作业设计。采用优质高碳钢材质,经热处理工艺打造,具备卓越的硬度和耐磨性,可轻松剪切金属引脚、...
    4.8

    170电子剪钳II 如意斜口钳 工业斜嘴钳水口钳 模型剪塑胶钳尖嘴钳

    170电子剪钳II如意斜口钳是一款专业级精密工具,集工业斜嘴钳、水口钳、模型剪、塑胶钳与尖嘴钳功能于一体,适用于电子维修、模型制作、手工艺及精密作业。其采用优...
    4.5

    安全帽国标工地加厚施工领导透气安全头盔建筑工程监理免费印字

    本款安全帽严格遵循国家GB 2811-2019标准,专为建筑工程、工地施工及监理人员设计。采用高强度ABS工程塑料,加厚壳体有效抗冲击,保障头部安全。帽体轻盈透气,内置可调...
    10

    包邮三角型简易螺丝刀三角十字螺丝刀螺丝批改锥起子五金工具5mm

    这款5mm三角型简易螺丝刀,专为拧紧或拆卸三角形螺丝设计,适用于电子维修、家电维护及精密仪器装配等场景。采用优质合金钢材质,刀头硬度高、耐磨损,确保长久使用不变...
    3.64

    网站栏目