电源硬件设计----反激变换器(Flyback Converter)基础

1 反激变换器(Flyback Converter)拓扑结构

反激变换器拓扑结构,如图所示:
电源硬件设计----反激变换器(Flyback Converter)基础_第1张图片

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 D
  • 滤波电容 C

2 反激变换器(Flyback Converter)原理

反激变换器(Flyback Converter)拓扑结构,如图所示:
电源硬件设计----反激变换器(Flyback Converter)基础_第2张图片

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
  • 副边线圈两端感应电压Vi/n,因回路上二极管不导通,副边回路上无电流
  • 变压器原边线圈因电流流过而产生磁力线于变压器铁芯内,其数量会随流通电流的时间增加而增加
  • 因副边线圈无电流流通,原边电流增加使得原边能量累积于原边线圈中,直到开关断开为止

S关断(开关管关断)时:

  • 原边线圈两端电压因磁力线累积储存在变压器铁芯内,因而产生反电势
  • 原边线圈两端反电势由铁芯内累积的磁力线,使得副边线圈两端电压产生相对感应电势
  • 二极管导通(理想二极管),副边线圈两端电压为Vo,原边线圈两端电压为Vo*n
  • 电流 由副边线圈开始经二极管与输出电容形成回路,并将变压器的能量释放,直到下一次开关导通为止

反激变换器电压转换公式:
电源硬件设计----反激变换器(Flyback Converter)基础_第3张图片
D = 占空比
T = 周期
n = 变压器匝比

电压波形如图所示:

电源硬件设计----反激变换器(Flyback Converter)基础_第4张图片

3 反激变换器(Flyback 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
电源硬件设计----反激变换器(Flyback Converter)基础_第5张图片

应用举例:

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

电源硬件设计----反激变换器(Flyback Converter)基础_第6张图片

4 反激变换器(Flyback Converter)应用环境

反激变换器特点:

反激
拓扑形式 隔离(升/降)压型
压比(Vo/Vi) (1/n)*(D/(1-D))
变压器利用率
功率应用范围 <100W
功率密度
开关管 一个(原边主动开关)
成本
调制方式 脉冲宽度调制(PWM)
控制芯片 UCC38C42

应用环境:

  • 宽范围输入电压
  • 低功率输出需求
  • 低价格产品应用

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