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一种正反激电路

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boy59
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  • 2015-10-9 14:27:16
正激变压器在进行能量传递时其励磁电感总会储存一定的磁能,在下一个开关周期到来前要将这部分磁能释放掉否则随着磁能的积累最终会导致正激变压器的饱和。最常见的磁复位是在变压器原边加一复位绕组,这种复位方式以无功功率的形式将励磁电感中的磁能返回到电源中去,无功功率理论是无损耗的但实际上受器件影响还是有一些损耗的,正反激电路就是想让这部分磁能直接传递到次边既提高变压器的利用率又能提高电路的效率。
正反激电路有好多种比如下面的两种,
                                     1 两种正反激电路
这里想探讨的是图1中(b)电路的衍生电路,把续流电感换成了变压器,电路的原有功能不受影响还会增加其它功能,见下图2
                        2 一种正反激电路
2中上半部分为反激变压器下半部分为正激变压器,这个电路应属真正意义上的正反激电路。不知这个电路是否已经存在?
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forestgump1003
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  • 2015-10-9 14:37:43
 
不太一样,不过是有的
greendot
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  • 2015-10-9 15:55:24
 
骤眼看,这拓扑貌似不能工作。
续流电感换成了变压器T1,MOS导通时,那T1的初级电流不是和正激变压器T2的初级电流相反了么?
wcm014
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  • 2015-10-9 16:35:40
 
楼主你想多 了吧,,你能画出初级MOS管导通时,次级的电流方向和路径吗?
是不是你把右手边的那个二极管的方向搞反了?
感觉不实用啊

本帖最后由 wcm014 于 2015-10-9 16:51 编辑

boy59
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  • 2015-10-9 21:26:45
 
听几位的意思要么只有类似的电路要么这个电路不能正常工作,总之是还没这样的电路了?
boy59
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  • 2015-10-10 09:18:01
 
分析一下这个电路的工作原理,首先为方便分析假设各匝比都是1:1(复位绕组除外)当复位绕组匝数较多时复位效果不好正反激两个变压器中的电感电流大小相当会出现“对冲”的情况,这时的等效电路如图3
                            3 等效反激电路
因正激变压器的励磁电感电流没有被很好的复位原电路的正激特性体现不出来,电路等效结果为两个变压器串联的纯反激电路。
另一种情况复位绕组匝数较少,此时正激变压器的励磁电流可以被很好的复位正激特性体现出来,匝数越小正激特性越强极端的情况如下图4
                              4 等效正激电路
当正激变压器的励磁电流被充分复位后电路就等效为纯正激变压器。
正常情况下这个电路是处于正激反激之间的一种状态,偏向于哪种是由复位绕组的匝数所决定的。

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  • 2015-10-10 09:37:41
 
下面的是对这个电路进行仿真得到的结果
                                                          5占空比25%时的波形
5是占空比为25%时候的波形,D_z是正激工作时的二极管D_f是复位工作时的二极管,反激变压器电感量只影响反激电感电流的峰值正激变压器的电感量只影响正激电感电流的峰值。
                                                         6 占空比75%时的波形
6是占空比为75%时候的波形,这个电路因将正激变压器的励磁能量传递到输出所以占空比不受限制(励磁电感在Toff时刻变为输出的滤波电感),调节复位绕组的匝数将改变图中反激电感电流和正激电感电流的相对位置(或称正反激比重)。

boy59
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  • 2015-10-11 11:36:15
 
由这个电路联想到另一种用法,理想的电源应当是输入、输出电流都连续目前的单级拓扑无法实现这个功能只有采用组合式才能实现,见下图7

              图7 Boost-Buck电路
Boost电路的输入是连续的Buck电路的输出是连续的这两个电路组合就构成了一个输入输出电流都连续的电路。图7Boost-Buck电路用到了两个MOS管和一个大电容如果将图2的电路稍作变换就能实现同Boost-Buck相似的功能,见图8

              图8 输入输出都连续的单管“Boost”电路
将图2的反激变压器拆分为两个独立电感再增加一个二极管就构成了图8的电路,这个电路左半部分类似一个Boost电路右半部分用正激驱动替代Buck管,一般两个电感不能直接串联在电路中加入了一个小电容用来抑制高峰值电压。这个电路的正激磁复位放到初级侧应当也是可以的,其励磁电流也可以传递到输出。
对图8的仿真结果如下

                           图9 连续输入输出的波形图
仿真条件为输入电压100V,正激变压器匝比1:3,占空比50%。输出电压大小受正激匝比和占空比的共同作用。因特性跟Boost电路类似,图8的这种电路也可以看成是一种输入输出都连续的Boost电路,单管实现输入输出都连续的还有Cuk这类电路不过这类电路是用电容来传递能量的目前受限于电容工艺水平这类电路的应用还不是很广。
boy59
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  • 2015-10-11 20:32:23
 
由输入输出都连续的“Boost”电路可推出输入输出都连续的“Buck”电路,见下图10
             图10 输入输出都连续的单管“Buck”电路
如果将图8和图10这两个电路合并就构成了输入输出都连续的Boost-Buck电路,这种电路是BoostBuck的并联同图7的串联方式不同,见下图11
             图11 输入输出连续的Boost-Buck电路
这种电路有个特点适用于宽范围输入的场合,相同条件下同其它拓扑相比可使用更小的电感成本更低,见下面仿真图12
                           图12 输入输出电流连续的宽范围输入波形
如图12当输入电压等于输出电压时电路对电感的需求为零,当输入电压高于输出电压时Buck电路工作,当输入电压低于输出电压时Boost电路工作由于输入波动电压被分为两半,电路对电感的需求也降低为原来的一半(估计的并不确的),还有一种四管Boost-Buck电路也能实现这种宽范围输入的功能不过那个电路不能实现输入输出电流的连续性

wcm014
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  • 2015-10-13 14:07:06
 
学习了,,不明觉厉
本帖最后由 wcm014 于 2015-10-13 14:11 编辑

boy59
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  • 2015-10-20 10:13:43
 
将图2中的复位绕组设置成跟其它绕组相同的匝数后电路特性如下:
                                            13 不同占空比下的Buck-boost电路波形
13的仿真结果,33%占空比时输入100V输出50V50%占空比时输入输出都是100V66%占空比时输入100V输出200V,可以推出输入输出的直流增益为Uo=Uin*D/1-D),这是Buck-boost电路的直流增益也是反激电路的直流增益,再看正激反激变压器中的电感电流,不同的占空比下这两个电流也几乎是相同的。
推测一下这种用法的几个特点:输出可升压可降压有反激的特性,输出电流连续有正激特性,正激变压器同时兼做反激功能利用率高(成本低),不单纯依靠电感来传递能量在相同参数下可比反激电路功率高。

星宇
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  • 2016-11-6 13:42:12
 
这种结构的正反激变压器如何平衡正激与反激的工作状况?

QQ截图20161106133923.png (29.42 KB, 下载次数: 28)

QQ截图20161106133923.png
boy59
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  • 2016-11-6 21:28:12
 
从变压器的初级看这个是有源钳位电路吧?由于个人习惯把这个电路变换一下

(a)、(b)是等效的,图(b)跟LLC电路非常相似只是初级的电容位置不同,在电路特性上也是跟LLC电路很相似。
1、LLC电路通过调频实现升、降压,这个电路通过调节主开关和钳位开关的占空比来实现升、降压。
2、两种电路的励磁电感能量都不能直接传递到次级都是通过钳位电容间接的传递到次级。
3、如果只做降压应用励磁电感可以较大(作为正激变压器用),漏感作为储能电感。
4、做升降压应用或许可以参考LLC电路设置漏感和励磁电感的比(正、反激比),这个跟控制方式也有一定的关系(采用互补信号还是各种独立的信号)。
这种用法不是很了解上面只是些不太成熟的看法。
hwx-555
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  • 2016-11-7 13:28:52
 
楼主有没对比过,相对正激或反激,正反激的效率会提升多少?
boy59
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  • 2016-11-7 22:18:07
 
上面的几种正反激电路都没能解决漏感问题其实并不实用,12楼的正反激有源钳位电路很不错既解决漏感又解决了磁复位还能实现软开关。不过这种有源钳位软开关好像有局限性,轻载时(占空比小)只能实现“零电流”开启如同断续模式只当负载加重占空比达到某一值后才能实现“零电压”开启,当输入电压改变时也会造成同样的不良影响。
boy59
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  • 2016-11-7 22:51:08
 
不清楚12楼采用何种控制方式,这种有源钳位如果采用半LLC+半正激或许会得到非常不错的效果。.主开关Km在Ton时刻为正激工作模式,Ton根据负载情况相应的调节其大小。
.钳位开关Kq为固定的Toff时间这个时间由漏感及钳位电容(LLC谐振电容)决定,Toff既LLC电路的谐振半周期。
.整个工作周期为T=Ton+Toff,输出电压是由Ton控制的,软开关是由谐振腔及Toff实现的,这样既有宽范围的硬开关特点又有高效率的软开关特性。

如上图漏感电流有一半是三角波(硬开关)有一半是正弦波(软开关),如果只有三角波则开关损耗大如果只有正弦波则电压调节能力差。下面是开关电流、电压波形

如图钳位管和主开关管都实现了软开关,控制方式同LLC一样也是调频不过只调Ton不调Toff。
星宇
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  • 2016-11-8 00:15:09
  • 倒数10
 
我这个电路采用的是 调宽方式,互补的脉冲驱动!轻载也是0电压!
apple850
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  • 2016-11-26 18:43:47
  • 倒数9
 
相当不错,你这个效率能到多少?
星宇
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  • 2016-11-26 19:48:37
  • 倒数8
 
这个的看输入输出吧,最高做到了93.7%
EMCEMI
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  • 2016-11-28 09:02:22
  • 倒数7
 
难点就在于变压器和反馈,反馈非常难,菜鸟认为,不容易稳定
apple850
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  • 2016-12-7 21:26:24
  • 倒数6
 
你这个是用有源钳位专用IC做的吗?如果用3843类IC做如何?能否上个控制部分图参考下
星宇
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  • 2016-12-7 21:38:33
  • 倒数5
 
这种控制方式,硬件做起来麻烦吧?
boy59
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  • 2016-12-8 12:37:43
  • 倒数4
 
可以用QR模式的控制芯片试一试,这种电路和QR模式反激电路都是利用谷底导通来降开关损耗,控制原理应当是可以借鉴的。
QR反激是利用初级电感Lp谐振只能工作于断续模式,这种电路是利用漏感谐振,电路可以工作于连续模式并且能解决连续模式下次级二极管的反向恢复问题,效率应当是很不错的。
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  • 2016-12-8 17:18:48
  • 倒数3
 
有个叫磁集成正反激结构,续流管和输出电感可以省掉了,但变压器双磁力线绕法,工艺有难度。先前我也做过,磁芯利用率没有提高。效率一般。没有什么优势
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  • 2016-12-8 19:51:27
  • 倒数2
 
同样的正反激结构如果采用不同的参数效果可能是不一样的,比如将钳位电容选取的较大电路就变成了有源钳位正反激,这里只有选择恰当的钳位电容(谐振电容)再配合恰当的控制方式才能达理想的效果。
能源消耗
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  • 2016-12-9 08:00:34
  • 倒数1
 
你这个是与有源钳位没有多大区别,跟我上面说的是2回事。
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