您好,欢迎来到维库 登录 | 免费注册

推挽式开关电源
阅读:691时间:2017-08-18 09:46:07

    整流输出推挽式变压器开关电源,由于两个开关管轮流交替工作,相当于两个开关电源同时输出功率,其输出功率约等于单一开关电源输出功率的两倍。推挽式开关电源的两个开关器件有一个公共接地端,相对于半桥式或全桥式开关电源来说,驱动电路要简单很多。

工作原理

    整流输出推挽式变压器开关电源,由于两个开关管轮流交替工作,相当于两个开关电源同时输出功率,其输出功率约等于单一开关电源输出功率的两倍。因此,推挽式变压器开关电源输出功率很大,工作效率很高,经桥式整流或全波整流后,仅需要很小的滤波电感和电容,其输出电压纹波就可以达到非常小。

    推挽电路中两个开关S1和S2交替导通,在绕组N1和N’1两端分别形成相位相反的交流电压,改变占空比就可以改变输出电压。S1导通时,二极管VD1处于通态,电感L的电流逐渐上升。S2导通时,二极管VD2处于通态,电感L的电流也逐渐上升。当两个开关都关断时,VD1和VD2都处于通态,各分担一半的电流。S1和S2断态时承受的峰值电压均为2倍Ui。S1和S2同时导通,相当于变压器一次侧绕组短路,因此应避免两个开关同时导通。每个开关的占空比不能超过50%,还要留有死区。

    由于推挽式变压器开关电源中的两个控制开关K1和K2轮流交替工作,其输出电压波形非常对称,并且开关电源在整个工作周期之内都向负载提供功率输出,因此,其输出电流瞬间响应速度很高,电压输出特性很好。推挽式变压器开关电源是所有开关电源中电压利用率最高的开关电源,它在输入电压很低的情况下,仍能维持很大的功率输出,所以推挽式变压器开关电源被广泛应用于低输入电压的DC/AC逆变器,或DC/DC转换器电路中。

    推挽式开关电源经桥式整流或全波整流后,其输出电压的电压脉动系数Sv和电流脉动系数Si都很小,只需要一个很小值的储能滤波电容或储能滤波电感,就可以得到一个电压纹波和电流纹波都很小的输出电压。因此,推挽式开关电源是一个输出电压特性非常好的开关电源。

    另外,推挽式开关电源的变压器属于双极性磁极化,磁感应变化范围是单极性磁极化的两倍多,并且变压器铁心不需要留气隙,因此,推挽式开关电源变压器铁心的导磁率比单极性磁极化的正激或反式开关电源变压器铁心的导磁率高很多倍;这样,推挽式开关电源变压器初、次级的线圈匝数可比单极性磁极化变压器初、次级的线圈匝数少一倍以上。所以,推挽式开关电源变压器的漏感以及铜阻损耗都比单极性磁极化变压器小很多,开关电源的工作效率很高。

    推挽开关变换电路中,能量转换由两管交替控制,当输出相同功率时,电流仅是单端开关电源管的一半,因此开关损耗随之减小,效率提高。

优点和缺点

    优点:

    1、推挽式开关电源输出电流瞬态响应速度很高,电压输出特性很好。推挽式开关电源是所有开关电源中电压利用率最高的开关电源。

    由于推挽式开关电源中的两个控制开关轮流交替工作,其输出电压波形非常对称,并且开关电源在整个周期之内都向负载提供功率的输出,因此,其输出电流瞬 态响应速度很高,电压输出特性很好。推挽式开关电源是所有开关电源中电压利用率最高的开关电源。它在输入电压很低的情况下,仍然能维持很大的输出功率,所 以推挽式开关电源被广泛的应用于低输入电压的DC/AC逆变器,活DC/DC转换器电路中。

    2、推挽式开关电源是一个输出电压特性很好的开关电源。

    推挽式开关电源经桥式整流或全波整流后,其输出电压脉动系数和电流脉动系数都很小,因此,需要一个很小值的储能滤波电容或储能滤波电感就可以得到一个电压纹波和电流纹波很小的输出电压。因此,推挽式开关电源是一个输出电压特性很好的开关电源。

    3、推挽式开关电源变压器的漏感以及铜阻损耗都比单极性磁化极变压器小很多,开关电源的工作效率高。

    推挽式开关电源的变压器属于双极性磁化极,磁感应变压范围是单极性磁化极的两倍多,并且变压器铁芯不需要气隙,因此,推挽式开关电源变压器铁芯的磁导 率比单极性磁化极的正激或反激开关电源的变压器铁芯的磁导率高很多倍,这样推挽式开关电源变压器的初级、次级的线圈的匝数可比单极性磁化极变压器初级、次 级的线圈的匝数少一倍以上。所以,推挽式开关电源变压器的漏感以及铜阻损耗都比单极性磁化极变压器小很多,所以开关电源的工作效率跟高。

    4、推挽式开关电源的驱动电路简单。

    推挽式开关电源的两个开关器件有一个公共接地端,相对于半桥式或全桥式开关电源来说,驱动电路简单的多。

    5、推挽式开关电源不会像半桥、全桥式开关电源那样出现两个控制开关同时串通的可能性。

    缺点:

    推挽式开关电源的主要缺点是两个开关器件需要很高的耐压值。其耐压必须大于工作电压的两倍。因此,推挽式开关电源在220V交流供电设备中很少使用。另外,直流输出电压可调整式推挽开关电源 输出电压的调整范围比反激式开关电源输出电压的调整范围小很多,并需要一个储能滤波电感,因此,推挽式开关电源不宜用于要求负载电压变化范围太大的场合,特别是负载很轻或是经常开路的场合。

    推挽式开关电源的变压器有两组初级线圈,对于小功率输出的推挽式开关电源是个缺点,对于大功率输出的推挽式开关电源是个优点。因为大功率变压器的线 圈一般都是多股线来绕制的,因此,推挽式开关电源的变压器的两组初级线圈与用多股线绕制根本没有区别,并且两个线圈与单个线圈相比可以减低一半电流密度。

    推挽式转换器可以看作两个正激式转换器的组合,在一个开关周期内,这两的正激式转换器交替的工作。若两个正激式变换器不完全对称或平衡时,就会出现直流偏磁的现象,经过几个周期累计的偏磁,会使磁芯进入饱和状态,并导致高频变压器的励磁电流过大,甚至损坏开关管。

    推挽式、半桥式、全桥式转换器属于直流-交流-直流转换器。由于直流-交流转换器提高了工作频率,所以,变压器和输出滤波器的体积和重量都可以减小。

电路的控制原理

    由于电路的要求主要控制器件以MOSFET或IGBT为主,本次仿真采用的是IGBT,大多数IGBT的控制方法是以多个支路输出电压的加权和作为反馈变量调节原边开关管的占空比,从而实现各支路的稳压输出,或直接采用矩形波脉冲发生器来控制,由于本次的仿真重点不在于反馈控制,所以主要是用矩形波脉冲发生来。

推挽电路仿真及解析

推挽电路仿真及解析

    电路中的负载部分加了一个1欧的电阻,输入端为直流100V直流电源,输出的电压的值为0.0782V,电流的值为0.07819A

电子百科,仪器仪表知识,一查百通!

已收录词条13580