单端反激电路的三种工作模式
单端反激电路的三种工作模式
HDJ 2011-9-6
反激电源有三种工作模式:连续工作模式、断续工作模式、临界连续工作模式。 本文分为3个部分:(1)连续工作模式;(2)断续工作模式;(3)临界连续工作模式; 单端反激电源简图如图表 1所示
图表 1 单端反激电源简图
1. 连续工作模式 单端反激电源满载或者重载时,开关占空比大,副边二极管未关断时MOS 管就会开通,其工作过程没有原副边电流同时为0的情况,即工作在连续模式,其工作波形如图表 2所示。
V g s
t
U 1
t
U 2t
原边电流
i q
t
副边电流i 2
U l k
t
t
U q
t 0t 1t 2t 3
t
图表 2 单端反激电源工作过程
工作过程分析如下:
1) t0时刻之前,开关管处于导通状态,原边电流上升,变压器储能,原边电压为正,
副边电压为负,电容C1上对R1缓慢放电,C1电压减小。
2) t0~t1阶段。t0时刻,关断开关管。(a) 原边电流迅速减小,其减小的速度为Vin/Lm,
副边二极管导通,副边电流迅速增大;(b) 原边激磁电感上的电流减小,原边电压减小,副边电压升高,两者同时过0,然后各自达到最小值和最大值,副边电压为
V 2,原边电压为V 2/(N s /N p ) 。(c) 由于MOS 管有结电容存在,所以其上电压不
能突变,是零电压关断。MOS管承受的压降为V in +V 2/(N s /N p ) ;(d) 这个过程中,由于漏感上的电流不能突变,开始对C1充电,C1不再减小,有增大的趋势。 3) t 1~t2时刻。这个过程中,(a) 原副边电压和MOS 管压降基本保持不变;(b) 由于
t1时刻U1达到负的最大值,其电压高于C1电压,所以C1被充电,并很快达到最大值;(c) 由于变压器能量在释放,副边电流缓慢减小。 4) t 2~t3时刻。t2时刻关断MOS 管。(a) 原边电压迅速升高,副边电压开始降低,并
且在t3时刻达到最大值和最小值。(b) 该过程中电流有一个很大的尖峰,该尖峰产生的原因有两个方面:第一、由于副边电流未减小到0时被强迫关断,所以反射到原边产生;第二、由于原边电感电压在这一过程中变化很快,由U =L ⋅di /dt 可知,电流随着电压的变化也迅速增加,该尖峰电流在t3时刻达到最小值; 5) t 3时刻以后,MOS 管结电容放电,很快完全导通,其工作过程跟t0时刻之前一样。
2. 断续工作模式 反激电源在空载或者轻载时有可能工作在断续模式。空载或轻载时,开关的占空比较小,开关关断后副边电流线性减小,在开关开通之前减小到0,这时原、副边电流均为0,反激电源工作在断续工作模式。 单端反激电源断续工作模式下的工作过程如图表 3所示。
V g s
t
U 1
t
U 2t
i q
t
i 2
t
U l k
t
U q
t 0t 1t 2t 3
t
图表 3 断续模式反激电源工作过程
其工作过程如下:
1) t0时刻之前、t0~t1时刻工作状态跟连续模式相同; 2) t1~t2时间。该时间段可以分为两个时间段。(a)副边电流线性下降,变压器的储
能向副边释放,原边电压为负值,大小为V 2/(N s /N p ) ,副边电压为V2,MOS(b)副边电流降到0以后, 原边电压由于没有管上的压降为V in +V 2/(N s /N p ) ;
了副边映射电压的钳位,开始线性上升,由于电流几乎为0,由
∆(U q −U in ) =i ⋅∆t /C 可知,电压变化很慢,副边电压线性下降,MOS管的压降
也随着原边电压的回升而减小,直到t2时刻开通MOS 管;
3) t2~t3时间。由于MOS 管开通,原边电压线性上升其斜率为U in /L m ,副边电压线性下降。原边电感电压在这一过程中变化很快,由U =L ⋅di /dt 可知,电流随着
电压的变化也迅速增加,该尖峰电流在t3时刻达到最小值;
4) t3时刻以后,MOS 管结电容放电,很快完全导通,其工作过程跟t0时刻之前一样。 临界连续工作模式
临界连续工攻模式下,单端反激电源工作波形如图表 4所示。
Vg s
t
3.
U1
t
U 2t
i q
t
i2
t
Ul k
t
Uq
t 0t1t 2t
图表 4 反激电源临界连续模式下工作过程
临界连续工作模式是连续模式与断续模式的一个过渡,可以当作连续模式分析与可以当作断续模式分析。 其工作过程与连续模式基本相同,不同之处有两点:
1) t1~t2阶段结束,在t2时刻,副边电流刚好降为0,副边二极管刚好关断。
1) t2~t3阶段的原边电流尖峰只由原边电感电压的变化引起,不由副边二极管映射过
来,这一点同断续模式一致。