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1、开关电源技术Switching Power Supply Techniques12第三章 开关电源基本拓扑结构一、拓扑结构分类二、基本分析方法三、开关电源基本拓扑3推挽变换器Push-pull Converter隔离型拓扑结构4特点：1、变压器磁芯双边磁化磁芯，磁芯利用率高，变压器体积可减小；2、器件承受电压高。推挽变换器基本电路51. 有续流二极管时推挽变换器基本工作原理62. 无续流二极管时推挽变换器7全桥变换器Full-bridge Converter隔离型拓扑结构8特点:1. 变压器原边一个线圈,但双边磁化,变压器利用率高;2. 变压器原边工作电压为输入电源电压;3. 存在直流偏磁问题
2、;4. 原边存在电压短路的可能性.全桥变换器基本电路9*全桥变换器基本工作原理10 铁心偏磁是由于加在电感或变压器线圈的正、反两个方向的V - s 面积不等所造成的。当电感或变压器线圈加以交变电压时, 铁心内磁链满足的方程如果u 是对称方波, 磁链是对称锯齿波。正、负半周磁链的变化量分别为如果u 的幅度或宽度受到扰动, 造成正、反两方向V - s 面积不等, 即+- ，磁密的摆动范围就会产生漂移。全桥变换器偏磁问题11当偏磁严重时, 铁心必将进入深度饱和, 造成磁化电流剧增,可能损坏功率管。引起正、反两方向V - s 面积不等的具体原因有: 功率管开关速度的差异; 功率管通态压降不同; 各路信
3、号传输延迟不同。 全桥电路抑制偏磁的方法是在主变压器一次回路中串入电容器。电容能自动消除正、反两个方向V - s 面积的差异。举例说, 若VT1 、VT4 的通态压降比VT2 、VT3 的通态压降小, 造成VT1 、VT4 开通时V - s 面积比VT2 、VT3 开通时V - s 面积要大,则在电容两端建立起左“ + ”右“ - ”的电压VC ,使得VT1 、VT4 开通时加在变压器一次侧的电压为( E - VC - V1、4) , 而VT2 、VT3 开通时加在变压器一次侧的电压为( E + VC - V2、3) (其中V1、4 、 V2、3为VT1 、VT4 和VT2 、VT3 的通态压
4、降) , 直到两个方向的V - s 面积相等, VC 便稳定下来。全桥变换器12全桥变换器防止偏磁的方法13半桥变换器Half-bridge Converter隔离型拓扑结构14特点:1. 变压器磁芯双边磁化磁芯，磁芯利用率高;2. 开关管承受的电压为电源电压，可在电源电压较高的场合应用;3. 分压电容C1和C2有助于消除变压器的直流偏磁;4. 原边存在电压短路的可能性.半桥变换器基本电路15BSB = 2BmBm-BmIm(max)-Im(max)半桥变换器基本工作原理16BSB = 2BmBm-BmIm(max)-Im(max)半桥变换器考虑变压器漏感时的工作原理17五种变换器的比较开关电
5、源基本拓扑18五种变换器的比较电路电路优点优点缺点缺点一般最大一般最大输出功率输出功率应用领域应用领域正激型电路较简单，成本低，可靠性高，驱动电路简单变压器单向励磁，利用率低200瓦各种中、小功率开关电源升压型电路非常简单，成本很低，可靠性高，驱动电路简单难以达到较大的功率，变压器单向励磁，利用率低300瓦小功率和消费电子设备、计算机设备开关电源推挽型变压器双向励磁，变压器一次电流回路中只有一个开关，通态损耗较小，驱动简单有偏磁问题500瓦低输入电压的开关电源19五种变换器的比较电路电路优点优点缺点缺点一般最大一般最大输出功率输出功率应用领域应用领域全桥型变压器双向励磁，容易达到大功率结构复杂，成本高，可靠性低，需要复杂的多组隔离驱动电路，有直通和偏磁问题1000瓦大功率工业用开关电源、焊接电源、电解电源等半桥型变压器双向励磁，无变压器偏磁问题，开关较少，成本低有直通问题，可靠性低，需要复杂的隔离驱动电路1000瓦各种工业用开关电源，计算机设备用开关电源等