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单端反激电路在逆变电源中的应用

发布时间:2015-11-16 13:40:17  来源:大电流电感厂家   查看:

摘 要:介绍了一种采用多管并联和能量回馈技术的单端反激电路,该电路在低压供电的逆变电源中使用,具有电路简单、效率高、稳定可靠等特点。

0 引言

目前,由电池供电的逆变电源一般由两级组成,前级DC/DC电路将电池电压变换成直流约350V电压,后级DC/AC电路将直流350V电压变换为交流220V电压。在这类逆变电源中,前级DC/DC电路一般供电电压较低(12V、24V或48V),输入电流较大,功率管导通压降高,损耗大,所以电源效率很难提高。其电路形式有:单端反激、单端正激、双管正激、半桥和全桥等,对于中小功率(约0.5~1kW)而言,单端反激电路具有一定优势,如:电路简单、控制方便、效率高等。本文以24V电池供电,输出350V/1kW为例,对单端反激电路,在逆变电源前级电感生产DC/DC电路中的应用做一些探讨。

1 常规单端反激电路结构

常规单端反激电路结构如图1所示,该电路的缺点在于功率管VT截止时,变压器初级的反峰能量,被VD1、C 1和R 1组成的吸收电路消耗掉;而且在输出功率相同的情况下,功率管通过电流(相对于多管并联)大,导通压降高,损耗大,所以效率和可靠性较低。

图1 常规单端反激电路结构

图1 常规单端反激电路结构

2 多管并联的单端反激电路结构

如图2所示,该电路的特点是,主功率电路采用4只功率管并联,每只功率管通过的电流为单管应用时的1/4(假定4只功率管参数一致),则功率管的导通压降也应为单管应用时的1/4.根据计算,在输出550W时,理论上,4管并联比单管可减小通态损耗约20W,提高效率近3个百分点。

电感规格
图2 4只功率管并联主功率电路

图2 4只功率管并联主功率电路

3 采用能量回馈技术的单端反激电路结构

采用能量回馈技术的单端反激电路结构如图3所示,其主要波形如图4所示。在本电路中,用电容C 2、电感L 1、二极管VD1和VD2组成变压器初级反峰吸收电路,可使大部分反峰能量回馈到输入电容C 1上,减少了能量损耗,提高了电路效率。

图3 初级反峰吸收电路

图3 初级反峰吸收电路

图4 初级反峰吸收电路主要波形

图4 初级反峰吸收电路主要波形

其工作原理如下:

(1)t 0~t 1阶段。

t 0时刻功率管截止,变压器初级电感L 、漏感L K、电容C 2和功率管输出电容C 0开始谐振,并很快使C 2电压达到U 0(N 1/N 2),随后次级二极管导通,初级电压被钳位到U 0(N 1/N 2),初级电感L 退出谐振,到t 1时刻I K为0,同时C 2和C 0上电压达到最大值,即开关管电压U S达到最大值(U IN+U C2MXA)。

(2) t 1~t 2阶段。

在L K、C 2、C 0继续谐振,同时电感L 1参与谐振,C 2、C 0给输入电容C 1回馈能量,并且给L 1补充能量,到t 2时刻谐振停止,C 2电压又下降到U 0(N 1/N 2)。

(3)t 2~t 3阶段。

一体电感器

t 2时刻开始,电感L 1给输入电容C 1回馈能量。

C 2电压被钳位在(N 1/N 2)U 0、C 0即开关管上电压为U IN+(N 1/N 2)U 0,均保持不变,到t 3时刻,L 1中能量释放完毕。

(4)t 3~t 4阶段。

开关管完全截止,C 2电压、C 0电压(即开关管电压)继续保持不变。

(5)t 4~t 5阶段。

t 4时刻功率管导通,其电压U S开始下降,C 0开始通过开关管放电,并很快放完毕(全部损耗在功率管上);C 2和L 1开始谐振,即把C 2中的能量转移到L 1中,在t 5时刻L 1中电流达到最大值,功率管完全导通。

(6)t 5~t 6阶段。

t 5时刻L 1通过VD1和VD2给输入电容C 1回馈能量,并给C 2充电到-U IN,到t 6时刻L 1中能量释放完毕。

(7)t 6~t 7阶段。

该阶段功率管继续处于完全导通状态。

以上过程形成一个完整工作周期,可以看出,变压器漏感中的能量大贴片电感部分被回馈到输入电容C 1中(模压电感C 0中有部分能量被消耗掉),所以电源效率得到提高。平面变压器厂家 | 平面电感厂家

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