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多路输出反激变换交叉调整率的改善 经典学习资料

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zhjjer
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高级工程师
  • 2008-7-11 11:12:51
多路输出反激变换交叉调整率的改善
Joe Marrero 国半电源管理部首席工程师

摘要:
交叉调整率严重限制了反激变换在多路输出中的应用。本文提出了一种通过
增加副边小电感来改善交叉调整率的方法。这些小电感用于控制在主开关关断期
间副边电流的变化率。通过对电流变化率的控制,从而提供多路输出反激变换的
线性交叉调整率和负载交叉调整率。
简介:
理论上来讲反激变换的交叉调整率比正激变换好,但由于正激变换后边多
增加了一个储能电感。因此,实际上正激变换的交叉调整率比反激的好。由于在
开关管开通期间,原边电流不断的上升,在Ton结束时达到峰值Ip。这个电流
在开关断开的瞬间,会被传递到副边。理解交叉调整率非常重要的一点是,传递
到副边的电流是如何被副边的多路输出所分配的。文中会指出最初传递到副边电
流的大多数会传递到漏感最小的那一路输出。如果这一路没有用做开关管PWM
的反馈控制,那么它的峰值就会很高。相反,如果这一路用于开关管PWM的反
馈控制,那么其他路的输出就会受到降低。
另外一个于交叉调整率相关的非常重要的特征就是非反馈绕组输出的
匝数。具体来讲,为了保正输出电压在规定的误差范围内,需要增加或减少他们
的匝数或者是调节反馈反馈绕组的输出。为了使所有的输出在一定的误差范围
内,这必然会增加调试的时间。在许多情况下,往往需要增加额外的线性或开关
稳压电路来解决由于交叉调整率带来多路输出电压不能达到规定误差范围内的
问题。
双路输出的交叉调整率
为了弄清楚当开关管关断时 , 电流传电是怎样分配的这样一个问题,我们把没
有参加反馈的第二路输出 Vo2反射到参加反馈的第一路输出Vo1中去,参见图
1 和图二。
这里假设 第二路输出的漏感是第一路输出漏感的两倍。即Ll2=2Ll1.
我们注意到,如果Vd1=Vd2=Vd,那么,在漏感两端产生的压降是相等的。其
两端的压降为Vo=Vs-(Vo1+Vd). 那么只要,主开关管一关断,电流就会按照法
拉第定律分配:(公式见原文,建议自己推一下)
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对于方程推导出的结论,由于Vo 是时间的函数,因而,实际来说是不会成立的。
但是为了理解漏感对交叉调整率的影响,我们假认为Vo 是不随时间变化的。
相似的过程,我么可以推出I1=mt 这样个公式。



比较两个方程

由于Vo2>>Vo1, 假定VO2=50V, Vo1=5v,那么Ns2=10Ns1.
因而,两者变比的平方为1:100
经过推导,我们会得出I2=50I1 ,这样一个结论

因而,流过Vo2的初始电流会是Vo1的50倍。这就会导致Vo2的电压远高于
50V。这个效果可以从原文的图3看出。

当I1 电流最终上升到等于负载电流Io+给电容的充电电流Ic时,反馈型号会停
止占空比,但这时第二路就会出现非常严重的过冲。
改善交叉调整率的方法:
方法: 如果我们在副边输出的每一路外加一电感,如原文图4,通过这个电感
调节每路输出的电流变化率相同,那么将不会有或者只有很小的峰值。
需要注意的是:Lext2>>Lleakage2
Lext1>>Lleadage1
为了降低成本, Lext1可以用一匝MPP或铁粉心磁心,Lext2用相似的磁心,
而且其感量为:
Lext2=NS1/NS2 Lext1
那么现在的等效电路就会如下图所示:


根据法拉第定律,我们可以这到这两路输出的电流变化率相同 见Fig6

由于电流变化率相同,因而峰值检测就会大大的缩小。这就是改善交叉调整率问
题的方法。

对于多路输出的情况:
可以采取相似的方法分析多路输出的案子,见Fig.7
将多路输出反射到反馈绕组(Vo1),然后选用按下列公式选用外接电感

这将保证所有输出的电流变化率相同,通过减小他们的过冲或者欠压从而从而提
高交叉调整率。
过去我们为了使我们的多路输出都能在一定的误差范围内,我们一定要花心思去
选择合适的反馈输出,即图中的Vo1,但如果使用这种技术,也会减小这种麻烦。
yita1
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高级工程师
  • 2008-7-11 13:23:25
 
学习学习好样的
ld_zhuce
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初级工程师
  • 2008-8-19 23:25:09
 


步惊云
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初级工程师
  • 2008-8-20 22:21:32
 
谢谢了,好好学习下!
dwphh
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助理工程师
  • 2008-11-17 17:33:35
 
請教:Ns2=10Ns1
后面的公式中怎么是(Ns2/Ns1)^2=1/100????
這篇文章的證明是錯的
但結論是對的(本人驗證過) 我不知道爲什麽????
greendot
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专家
  • 2008-11-18 12:32:43
 
又见这文章。觉得他的分析和结论都是片面的。
20020672
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高级工程师
  • 2009-7-16 17:52:54
 
这篇文章看了好多遍,演算了好多次,个人觉得有几个地方。1.首先折算反了,折算到第一组时应该都乘以N1/N2^2。2.里面的公式:VO=L di/dt,很容易让人进入误区,因为他假设的VO不变,VS在初边关断后也认为成一个常量才对,其实L di/dt=漏感上的电压,用那个叫什么定理来着(一个环里面的所有电压和为0)来推导,就可以推导出I2=50I1,所以他的结果是对的。3.个人觉得并不是电流上升速率一致,交叉调整率就对了,其实我觉得严格的说来还有几个因素,不受控组的输出电压和绕组圈数还有漏感量,因为漏感是要折算到受控组去的,而N1:N2又不一定由V1:V2来决定(比如绕制的时候不能保证第一圈和最后一圈都是完整的一砸),所以需要综合考虑。
thx
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高级工程师
  • 2012-5-11 10:31:06
 
NS1 NS2的漏感比例也成 匝比平方 关系??这不对吧?
而从推导过程来看, 既又认同 他们成匝比平方关系,后又人为定义成 “2倍”,这不矛盾么
翼凬_Garen
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  • 2015-9-7 21:41:06
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电路环路电压为0 kvl 定律
jepson
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  • 2016-9-20 16:26:00
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翼凬_Garen
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  • 2016-10-14 14:02:03
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舒工,好久不见
气球飞飞
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本网技师
  • 2009-8-17 10:54:59
 
不错 顶!
thx
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  • 2012-5-11 11:43:45
 
求教 FIG1的两个独立次级NS1,NS2等效为 FIG2的含抽头的参数推导过程,既是参数怎么折算?
比如 对 漏感2,为什么等效为FIG2后,漏感值由Lg2变为Lg2*(NS2/NS1)^2?
输出电容值由co2变为co2*(NS1/NS2)^2?
按基本公式 VS1/VS2=NS1/NS2,对FIG2应该有VO2+vd=VS1+VS2=(1+NS2/NS1)*(VO1+vd),怎么图中没 “加号”呢
天剑002
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  • 2012-8-17 16:56:53
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楼主,这是哪本书上的。很感兴趣。
cadypower
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  • 2012-8-20 14:10:20
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  • 2015-6-23 11:52:32
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谁有英文版的 ,共享一下谢谢
冰刀风
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本网技师
  • 2015-6-23 11:56:42
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wangjinlongd
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谢谢管理。
zhc787
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  • 2016-10-14 19:35:06
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很好的理论学习资料,学习了!
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