鉅大鋰電 | 點擊量:0次 | 2020年02月13日
flyback電路原理
Flyback轉換器應用相當廣泛,其原因有:
從電路的角度看,Flyback電路有最少元件的特性;
從設計的角度看,Flyback電路有簡單高可靠度的特點;
從經濟的角度看,Flyback電路成本最低,醉適合一般小功率的電源使用。
在實際的應用中,用在接市電的低瓦數電源,多半用Flyback電路來實現,例如:30-40W的筆記本電腦,70-80W的個人電腦,40-50W的傳真機與影像掃描機,20W以下的Adapter(適配器)。
未來的電子產品講究輕薄短小又省電,所以Flyback電路會更風行。
一、Buck-Boost轉換器工作原理
所有的導出型轉換器都保留其基本轉換器的特性;要了解Flyback轉換器,要從其基本轉換器Buck-Boost電路開始。
(一)Buck-Boost電路組成
Buck-Boost電路由一個開關晶體管,一個功率二極管,一個儲能電感和一個輸出電容組成,見圖1。
(二)電路特性
(1)輸出電壓為負電壓
(2)輸出電壓的大小可高于或低于輸入電壓
(3)輸入端與輸出端的電流波形都是脈波形式。
(三)工作原理
為方便理解電路工作原理,先介紹一下楞次定律。
楞次定律:電感總是阻礙外電路通過電感的磁通(電流)的變化,即:
外電路通過電感的磁通1(電流1i)增大,電感將產生與1(電流1i)反向的磁通2(電流2i),阻礙外電路磁通1(電流1i)的增大;
外電路通過電感的1(電流1i)減小,電感將產生與1(電流1i)同向的磁通2(電流2i),阻礙外電路1(電流1i)減小的減小。
以下就Buck-Boost穩態電路的工作作一個簡要說明。
假設一個周期的開始時間為:開關晶體管Q1導通時(TurnedOn或Closed)。此時輸入電壓完全跨在電感之上,電感的電流將成線性增加。由棱次定律,外電路通過電感的電流1i增大,電感將產生與1i反向的電流2i,阻礙外電路電流1i的增大。外電路電流1i(主要是主電路電流)從同名端流出,原邊的同名端為負,異名端為正,所以電感電壓1V為+,電感所存儲的能量因此逐漸增加;變壓器副邊的同名端為負,異名端為正,所以功率二極管反偏,負載所需的能量完全由輸出電容提供,此時電容的電壓會有些降低(要看電容的大小)。
當開關晶體的控制信號(電壓或電流),使開關晶體Q1不導通時(TurnedOff或Opened),此時外電路通過電感的電流1i急劇減小(幾乎為零),由楞次定律,電感將產生與磁通1?(電流1i)同向的磁通2?(電流2i),阻礙外電路1?(電流1i)的減小;外電路電流1i(主要是電感電流),從同名端流出,原邊的同名端為正,異名端為負,所以電感電壓1V為-,變壓器副邊的同名端為正,異名端為負,所以功率二極管正偏,變壓器副邊電壓大小恰等于輸出電壓。通過二極體的電感電流將線性減少,除了提供給負載外,還給輸出電容充電(輸出電容的電壓會增高些),這個情形將持續到下一個周期開始為止。
開關晶體導通的時間占整個周期的比率,稱為工作周期(DutyCycle,簡稱為D),D越大,表示電感充能的時間越長,依照伏-秒平衡原理(后面介紹),輸出電壓一定越高。
二、Flyback轉換器工作原理
Flyback不同于Buck-Boost的地方,僅在于將電感器衍生成一個耦合電感,也就是俗稱的變壓器,但不同于一般變壓器,耦合電感實實在在的存儲能量,不只是變壓器的磁化能量。
就是因為將電感變成耦合電感,所以可以將初/次級隔離,而且利用匝數比的控制,使轉換器的工作點設計更有彈性。另外,多組輸出的應用更簡單容易。
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