电源硬件设计----正激变换器(Forward Converter)基础

1 正激变换器(Forward Converter)拓扑结构

正激变换器拓扑结构，如图所示：

拓扑结构分析：

• 输入电压 Vi
• 输出电压 Vo
• 开关组件 S
• 变压器 T
• 原边线圈圈数 Np
• 副边线圈圈数 Ns
• 整流理想二极管 D1，D2
• 滤波电容 C

2 正激变换器(Forward Converter)原理

正激变换器(Forward Converter)拓扑结构，如图所示：

S导通(开关管导通)时：

• 电流由输入电压端流经变压器原边线圈与开关形成电流回路，此时变压器原边线圈两端压降为Vi
• 变压器原边线圈因电流流过而产生磁力线，其透过铁芯传到副边线圈，副边线圈产生感应电势
• 副边线圈两端感应电压Vi/n，使得理想整流二极管D1导通，电流形成回路，通过D1、输出储能电感与输出电容
• 副边储能电感两端固定压降VL，使得电感线圈上产生电流，此电流于电感铁芯内累积磁力线，直到开关关闭为止

S关断(开关管关断)时：

• 原边线圈因开关关断，原边无电流回路产生。原边线圈上产生反电动势，该反电动势与占空比D相关
• 变压器副边线圈因产生的感应电势极性，使得整流二极管D1关断，此时变压器能量传输截止
• 电感产生反电势，使得续流二极管导通，储能电感于开关关断时续流，电感上压降与输出相同
• 储存电感将导通时间储存于铁芯内的磁力线，透过电感上的感应线圈，由电流形式进行释放

正激变换器电压转换公式：

D = 占空比
T = 周期
n = 变压器匝比

电压波形如图所示：

3 正激变换器(Forward Converter)应用举例

已知：输入电压值为 Vi
给定：变压器匝比为 n
调制：占空比为 D
得出：输出电压值为 Vo

应用举例：
应用于输入电压为100V，隔离输出电压需求为5V，隔离变压器圈比为5。求占空比需控制在多少才能使得输出电压稳定在5V？

4 正激变换器(Forward Converter)应用环境

正激变换器特点：

	正激
拓扑形式	隔离降压型
压比(Vo/Vi)	D/n
变压器利用率	低
功率应用范围	<300W
功率密度	低
开关管	一个(原边主动开关)
成本	低
调制方式	脉冲宽度调制(PWM)
控制芯片	UCC38C42

应用环境：

• 控制模块简易稳定
• 一般范围功率输出需求
• 低价格产品应用

希望本文对大家有帮助，上文若有不妥之处，欢迎指正

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