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原创 第8期 原创赛

反激开关电源入门

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yyq13997289419
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初级工程师
  • 2017-11-21 11:28:43
开关电源的学习需要很多基础知识,让我们一起开始学习哦!!!



221258lcjy3au4hckhha4c.png.thumb.jpg 小编的话:此图仅作为活动页展示,楼主可自行更换)

admin
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管理员
  • 2017-11-21 11:59:14
 
欢迎楼主分享。。
liguanghui2588
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实习版主
  • 2017-11-21 17:11:03
 
楼主可以尝试做一个小电源
yyq13997289419
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初级工程师
  • 2017-11-21 22:02:23
 
小电源?其实我还想做大电源,只是能力不足,条件不足。呵呵!!!
liguanghui2588
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实习版主
  • 2017-11-22 11:41:26
 
大概100w左右的电源
yyq13997289419
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初级工程师
  • 2017-11-23 21:00:57
 
逗你玩的,么实力做啊。你把我带上么!!!
aa20897
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副总工程师
  • 2018-1-11 22:23:01
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牛逼!
aa20897
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LV8
副总工程师
最新回复
  • 2018-1-11 22:23:32
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厉害!看你!
yyq13997289419
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初级工程师
  • 2017-11-21 22:16:14
 
军欲善其事,必先利其器。想做电源,估计要经历一段漫长、痛苦、煎熬的时间,如果你不怕,你就来……看看谁虐谁首先了解一些常识和简单电路
单极性电源和双极性电源
单极性电源:只有两个输出端,一个为正极,一个为负极(地线);
双极性电源:由正极、负极、地线组成;
无源高通滤波器无源低通滤波器

无源高通滤波器:滤除截止频率以下的信号成份。如下
1.png
2.png
无源低通滤波器滤除截止频率以上的信号
3.png



心如刀割
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高级工程师
  • 2017-11-22 08:06:04
 
欢迎开讲。
双极性可以理解成正负电源吗
yyq13997289419
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初级工程师
  • 2017-11-23 21:01:49
 
嗯嗯。
文章大人
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LV8
副总工程师
  • 2017-11-22 08:55:52
 
和楼主一起学习
yyq13997289419
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初级工程师
  • 2017-11-23 21:29:58
 
电感的品质因数(Q
由于绕制电感的漆包线存在一定的电阻,因此电感不仅有感抗,还有阻抗,阻抗带来的问题是电流通过电感时有一部分被转换成热量。
品质因数=感抗/阻抗-----Q越高,电感的性能越好
1.png
LC并联电路

是由电感和电容构成的具有频率特性的电路。谐振频率的计算如下
2.png
当输入信号的频率接近f0时,LC并联电路的阻抗最大,相当于开路,此时对输入信号的影响最小。因此电路允许接近频率接近的信号通过,而当频率较大或较小时,LC并联电路的阻抗较小,相当于LC并联电路短路一样,对输入信号有较大的影响。输出信号几乎与地线相连,检测不到信号。
4.png
LC串联电路

当输入信号的频率与串联谐振电路的频率f0相等时,被短路到地线中,以滤除某一频率的信号。
5.png
6.png
谐振频率的计算式如下
7.png


5.png
XIAOTU80
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版主
  • 2017-11-27 00:37:11
 
这个电感实物,看着很直观。
yyq13997289419
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初级工程师
  • 2017-11-26 17:00:37
 
◆RC低通滤波器
频率低于fc的信号可以通过低通滤波器,且fc=R/(2piL);
1.png
RC高通滤波器
频率高于fc的信号可以通过高通滤波器
2.png
单饶祖变压器

只有一个初级线圈和一个次级线圈。
3.png
双绕组变压器

一个初级线圈和两个次级线圈
4.png


l569350810
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本网技师
  • 2017-11-27 17:30:39
 
学习学习~
李付光
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高级工程师
  • 2017-11-27 21:05:59
 
学习了,谢谢。
yyq13997289419
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初级工程师
  • 2017-11-29 19:06:23
 
一起学习,共同进步!
yyq13997289419
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初级工程师
  • 2017-11-29 19:07:22
 
菜鸟一枚,大家一起学习吧!
lahoward
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总工程师
  • 2017-12-18 11:50:42
 
这个 “RC低通滤波器和“RC高通滤波器”的图不对吧。
心如刀割
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高级工程师
  • 2017-12-18 12:42:48
 
把 L 换成 C ,再和R换个位置
世纪电源网-九天
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超级版主
  • 2017-11-28 09:36:49
 
支持楼主~多多更新哦~~
yyq13997289419
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初级工程师
  • 2017-11-29 22:05:54
 
二极管
用万用表判别二极管的极性
将万用表打到二极管的测量档位,用两表笔接二极管的两端,如果万用表的读数在0.2-0.7之间,说明红表笔连接的管脚为阳极,黑表笔连接的管脚为阴极;
如果读数在其他值,说明红表笔连接的管脚为阴极,黑表笔连接的管脚为阳极。
二极管构成的保护电路

当电源极性接正确时,电路工作正常;当电源极性接反时,二极管截止,相当与断路。如下图
11.png
当电源极性正确时,二极管相当于断路(不存在);当电源极性接反时,二极管导通,电流从电源正极流向负极,因为电流很大而烧掉保险,不至于影响后端电路。如下图
12.png


心如刀割
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高级工程师
  • 2017-11-30 19:28:49
 
反接保护
yyq13997289419
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初级工程师
  • 2017-12-2 09:27:35
 
对对滴!!!
jeetag
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助理工程师
  • 2017-12-1 14:29:13
 
标记一下,学习
yyq13997289419
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初级工程师
  • 2017-12-2 09:28:08
 
标记什么???
yyq13997289419
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初级工程师
  • 2017-12-2 21:29:56
 
两种П型滤波
LC构成的П型滤波
20.png
RC构成的П型滤波

RC构成的型滤波中R较小(0.5欧或1欧),因为它会与负载构成分压。
21.png

yyq13997289419
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初级工程师
  • 2017-12-2 21:49:51
 
稳压二极管的限流电阻计算
如下图,查资料知,5.1V稳压管的功率为0.5W;所以,通过二极管的最大电流为I=P/U=0.5/5.1=100ma;求得限流电阻R=VR/I=(9-5.1)/100ma=39欧;
22.png
滤波电容的选择
如下图,交流220v电压经变压器后变为交流6v电压,
若整流条的压降为1v,且无滤波电容时,
整流后电压为6v-1v=5v有效值),
若有滤波电容,且无负载时,整流后电压为脉动波的峰值,即5

若有滤波电容,且有负载时,略有不同。
23.png
峰峰纹波 的含义及其计算
24.png
IL为电源向负载输出的电流
f为市电的频率
C为电容的容量
例如,f=50HzC=1000uf,向负载输出电流为100ma时,=1v,即输出电压会在6.1v-7.1v之间变化;要减小纹波,可以增加电解电容的容量。
25.png



shaorc
  • shaorc
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高级工程师
  • 2017-12-4 11:33:59
 
很好,继续分享,继续学习
yyq13997289419
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初级工程师
  • 2017-12-4 21:01:56
 
一起学习。学习中有了同伴,从此不会寂寞!!!
心如刀割
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高级工程师
  • 2017-12-4 18:43:32
 
稳压管的使用功率也很重要。
yyq13997289419
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初级工程师
  • 2017-12-4 21:00:53
 
就是,我也是这么认为。其实开关电源中的每个器件和参数都很重要!!!
liguanghui2588
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实习版主
  • 2018-1-8 12:27:39
  • 倒数4
 
稳压二极管计算电阻时这个电流选多大合适呢
sachiewang
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助理工程师
  • 2017-12-11 15:41:58
 
关键还是在电容和电感上
yyq13997289419
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初级工程师
  • 2017-12-16 10:13:00
 
电阻
限流电阻
一般5%的精度就可以;
分压电阻
一般需要1%精度的电阻;
电阻功率的计算
1.png
其中,
P为电阻的实际功率;
U为电阻两端的实际电压;
R为电阻的阻值。

电阻的封装
2.png

yyq13997289419
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初级工程师
  • 2017-12-16 10:40:44
 
电源纹波与放电电流有关
放电电流越大,纹波越大;
电容越大,纹波越小,但成本越高。
交流电压种类
AC220AC120AC110AC24AC16AC14
若需要3.3v的电压,一般用+5v而不用+12的原因
功耗小;例如:点亮一个LED灯时,+5v时电阻功耗P=UI=(5-3.3)v*10ma=0.017w+12v时电阻的功耗P=UI=(12-3.3)V*10ma=0.087w
LM7805功率的计算
例如:LM7805输入电压为24v,后面接一个LED灯时,有P=UI=(24-5)v*10ma=0.19w
LM7805正常情况下通过的电流为1A;

LM78L05正常情况下通过的电流为0.5A
滤波电容的选取

当输出电流小于等于100MA时,滤波电容一般用220uf330uf,具体情况看波形决定。耐压值一般为电压的1.5-2倍。
电解电容和瓷片电容
一般容值大于4.7uf时,用电解电容(精度不高),滤除低频波;
瓷片电容
容量小,精度高,滤除高频波;

所以,电路中电解电容和瓷片电容配合使用.

liguanghui2588
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LV7
实习版主
  • 2018-1-8 12:31:53
  • 倒数3
 
对于电容的选取,选电解电容,钽电容。贴片无极性电容,作为滤波用时有啥区别
yyq13997289419
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LV4
初级工程师
  • 2017-12-16 18:33:34
 
三极管的特性
特性一:流控流型(Ib的电流控制Ic的电流);
特性二:放大(Ic=100Ib);
特性三:当Ib≥1ma时,认为Rce≈0,Vce≈0.3v;
特性四:当Ib≥1ma时,Vbe=0.7v;
特性五:Vbe≥0.7v时,三极管完全导通。
封装对应的功率
TO-92封装的功率0.625w;

TO-23封装的功率0.25w
1N4148

1N4148的反向耐压100v;工作电流150ma4148通过的电流范围:100ma-500ma)。
电感的特性
特性一:通过电感的电流不能突变;
特性二:电感的自感会阻碍电流的变化;
        即当电流变大时,阻碍其变大;当电流变小时,阻碍其变小。
特性三:自感(自感是电流的变化率决定的,即dI/dT)的方向与电流的方向相反;
特性四:电感是贮存能量的,本身不消耗能量(以电流的形式);

电容是贮存能量的,本身不消耗能量(以电压的形式)。
变压器初级侧的钳位电路
稳压管添加不当,如下图
3.png
稳压管添加正确,且要加二极管,如下图
4.png
EMI滤波器
共模电感:两条线在同一个磁芯上,当一路上有干扰变化是,磁场会引起另一路相同的变化,从而两条线路上的电位差不变,所以不引起线路变化。
保险丝的安装位置:火线(L)上;也可以两条线上都安装保险丝,更安全。

X电容:X电容容值越大,漏电流越大。
MOSFET的发热原因
开通损耗;
关断损耗;
导通损耗:由MOSFET的内阻和初级电感上的电流决定;

续流损耗;
运放和三极管

运放和三极管都有放大功能,为什么常用运放而不用三极管?是因为三极管工作在放大区时,受温度和湿度的影响很大,而运放在其内部有温漂补偿。

心如刀割
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高级工程师
  • 2017-12-16 21:36:02
 
有些参数不一定的
yyq13997289419
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LV4
初级工程师
  • 2017-12-17 14:17:48
 
这些只是最基本的知识,是某个例子中的一个应用而已,具体的应用和参数要根据自己的情况设定;最好做到触类旁通!!!
yyq13997289419
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初级工程师
  • 2017-12-17 14:32:42
 
   此次通过对反激式开关电源进行学习和改进,从而走进电源的传奇世界。
   开关电源是利用现代电力电子技术,控制开关管开通和关断的时间比率,维持稳定输出电压的一种电源,开关电源一般由脉冲宽度调制(PWM)控制ICMOSFET构成。在当前的电源领域中,高频开关电源基本取代了以前笨重的线性调节器式电源(LDO)。现代的高频开关电源技术是发展最快、应用最广泛的一种电力电子电源技术,而随着当前电子领域的发展,对于电源的要求也随之越来越高,不只是效率还有体积、性能、绿色。这就使得每一位电源设计者不断地对其进行改进和优化。随着电力电子技术的发展和创新,使得开关电源技术也在不断地创新。开关电源以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用几乎所有的电子设备,是当今电子信息产业飞速发展不可缺少的一种电源方式。


lahoward
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总工程师
  • 2017-12-18 11:48:01
 
这个不对吧: “线性调节器式电源(LDO
心如刀割
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高级工程师
  • 2017-12-18 12:50:12
 
LDO是低压差的线性稳压器。
lahoward
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LV10
总工程师
  • 2017-12-18 13:03:40
 
正解。
yyq13997289419
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初级工程师
  • 2017-12-21 22:26:26
 
嗯嗯。对对滴!!!
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LV4
初级工程师
  • 2017-12-21 22:25:38
 
嗯嗯,一看就是专业人士,多指教。
yyq13997289419
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初级工程师
  • 2017-12-21 22:24:49
 
LDO是低压差的线性稳压器。类似7805之类的,但是它的输出和输入有2v之差就可以正常工作,所以说是低压差的,不知道这么说对不对???
lahoward
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总工程师
  • 2017-12-24 10:11:46
 
2V 压差已不能算低压差了, 低压差典型值一般在0.5V左右,随输出电流增加压差会变大一些。
yyq13997289419
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初级工程师
  • 2017-12-25 21:16:08
  • 倒数10
 
原来是这样,受教了。谢谢您!!!
yyq13997289419
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LV4
初级工程师
  • 2017-12-23 17:46:09
 
一、引论1.1线性稳压电源与开关稳压电源
线性稳压电源和开关电源的各有所长,在不同方面有不同的用途。本段主要是对线性稳压电源的工作原理的简单分析,以及开关稳压电源原理的基本了解。目的是为了说明开关稳压电源代替线性稳压电源的理由。
1.1.1线性稳压电源
   工作原理:
在20世纪60年代以前,人们基本采用的都是线性稳压电源,其基本原路电路如图1-1所示。
1.png
    看到这个原理图,首先它是经过了工频变压器降压。然后可以看到一个三极管与负载串联构成。经过两个电阻R1和R2进行采样,然后把这个采样的电压输送给误差放大器的反向输入端,然后同误差放大器的基准电压进行比较,最后输出这个电压,并且把这个电压送给电流放大器,电流放大器给三极管基极提供电流,通过改变这个基极电流达到稳定输出的目的。
缺点:
这种简单的直流耦合串联型线性调整器一直在应用。但是,它有以下缺点:
  ·这种电源只能降压;
  ·这种电源还有一个很大的弊端,那就是体积的问题,工频变压器的体积往往占据了90%,并且重量也是没有办法降低;
  ·这种电源的利用率也特别差,往往只有一半左右,许多的能量都通过热量的形式浪费掉了。这对电源的散热要求较高。
1.1.2开关电源
工作原理:
开关电源顾名思义就是有一个“开关”。这个“开关”由开关管(晶体管)代替。通过晶体管的快速的开通与关断来控制能量的传输。
图1-2为最早开关调节器(Buck变换器)式直流稳压电源的基本原理电路。在这个原理图当中,三极管与整流滤波后的电压串联。在一个周期里面,当三极管开通的时刻,直流电压流过三极管,给电感储能,然后电感给负载提供能量。
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开关电源同线性电源相比较具有很多优点。开关电源的效率要比线性稳压电源高好多,以前常用的线性稳压电源只有30%-50%的效率,现在的开关电源许多都可以达到80%以上,有些公司可以做到98%。由于开关电源没有了工频变压器,所以它的体积与重量都大大的减轻了,开关电源采用高频变压器,这种变压器采用高磁导率材料,使得开关电源进一步减小了体积。开关电源的开关频率越来越高,尤其是在近几年来,许多产品的开关频率都在100K以上,有些产品做到了1000K,这就使得开关电源进一步小型化,高功率密度化。开关电源由于前后是电气隔离的,所以容易实现多路输出。以前的线性稳压电源只能降压,但是开关电源既可以降压也可以升压,或者在一个电路中实现升降压,大大的提高了电路的利用率。


yyq13997289419
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LV4
初级工程师
  • 2017-12-23 20:27:04
 
1.2各种拓扑
在选择方案时,由于开关电源的拓扑结构不同,可选的方案比较多,各自有其优点和缺点,下面来分析几种较为典型的结构与方案的最终选择。
1.2.1正激式变换器
正激式:就是只有在开关导通的时候,能量才能通过变压器或电感向负载释放,当开关关闭的时候,就停止向负载释放能量。如图1-3.
正激式变压器不同于其他拓扑结构的变压器,当开关导通时刻,正激式变压器初级相位与次级相位一样,变压器初级被激励,与此同时变压器次级输送能量给负载。正激式电源输出电压的瞬态控制特性相对其他拓扑结构的电源比较好,输出电压稳定不易抖动。因此,多用在电压参数要求高的地方。

正激式开关电源的优点和缺点:
1、正激式变压器开关电源输出电压的瞬态控制特性相对来说比较好。
2、正激式变压器开关电源负载能力相对来说比较强。
3、正激式变压器开关电源的电压和电流输出特性要比反激式变压器开关电源好很多。
4、正激式开关电源同反激式开关电源相比较,多了一部分器件,这就增加了成本与体积。
5、正激式开关电源的体积比较大。
1.2.2推挽型变换器
推挽式开关电源的典型电路如图1-4所示。它属于双端式变换电路,高频变压器的磁芯工作在磁滞回线的两侧。电路使用两个开关管S1和S2,两个开关管在外激励方波信号的控制下交替的导通与截止,变压器T次级绕组得到方波电压,经整流滤波变为所需要的直流电压。这种电路的优点是两个开关管容易驱动。
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推挽式开关电源的优点和缺点:
1、推挽式开关电源是一个输出电压特性很好的开关电源。
2、推挽式开关电源变压器工作在磁滞回线的一三象限,双管交替导通,也就是说要比其他拓扑的开关电源效率高很多。
3、由于现在都是高度集成化的控制芯片,这种芯片很好的解决了推挽式开关电源开关管的驱动问题,使得推挽式开关电源更具有优势。
4、推挽式开关电源由于是双管交替工作的,所以就不会出现两个管子同时导通的情况,更加的安全。
5、推挽式开关电源的主要缺点是推挽式变压器计算难度大,绕制也是一个很重要的问题,如果计算不准确,容易发生偏磁现象。于此同时了,推挽式开关电源的开关管需要承受的电压应力很大,这就使得开关管的成本与体积增加了。
1.2.3全桥型变换器
全桥式开关电源这种电路比较复杂,但是它结合了其他拓扑结构的优点。全桥式开关电源电压利用率高,它的开关管的所承受的电压应力比较低,适合于大功率的场合。它的典型电路图如图1-5所示。
6.png
全桥式开关电源的优点和缺点:
1、全桥式变压器开关电源输出功率很大,工作效率很高。
2、全桥式开关电源的优点是开关管的耐压值特别的低。
3、由于全桥式开关的这种特性,所以全桥式这种拓扑结构主要应用于输入电压高的场合。
4、就单单从电源的效率上面讲,这种拓扑结构的开关电源要比推挽式开关电源效率低。
5、全桥式开关电源拥有四个开关管,这就使得开关损耗是其他拓扑结构的几倍,而且开关管的驱动电路比较复杂,需要外加电路,这就增加了成本与难度。
1.2.4反激式变换器
反激式开关电源工作原理是当电路上整流后的直流电压通过开关管的开通与关断,形成一个脉动的直流对变压器初级充磁,在初级充磁的时候次级不进行功率输出,而当初级线圈充磁关断次级线圈才会对负载有功率输出的电源。反激式开关电源工作原理如图1-6所示。这种拓扑结构的开关电源也是比较常用的开关电源,因为其结构简单,成本低,并且满足大多数情况,所以该拓扑被广泛采用
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反激式开关电源的优点和缺点:
1、反激式开关电源变压器初级和次级线圈的漏感都比较大,开关电源变压器的工作效率低。
2、反激式开关电源不需要加磁复位绕组。
3、反激式开关电源的稳定程度不如正激式开关电源,他的效率也不如推挽式开关电源。
4、反激式开关电源只需要一个开关管,而且不需要滤波电感,所以它的体积与成本偏低。
5、反激式开关电源由于漏感比较大,需要加吸收电路。
shaorc
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  • 2017-12-26 09:35:51
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谢,正激式开关电源没有配图
何仙公
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  • 2018-1-2 10:22:31
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我怎么觉得反击没有你说的那么多缺点!?
YTDFWANGWEI
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版主
  • 2018-1-2 14:18:09
  • 倒数7
 
任何优缺点又是针对一个特定的案例来对比的,单纯的列出一个拓扑,来说优缺点,本身就是不准确的。
yyq13997289419
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初级工程师
  • 2018-1-7 16:27:06
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受教了,谢谢。
yyq13997289419
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LV4
初级工程师
  • 2018-1-7 16:28:00
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只能说我还了解的不透彻。
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