反激变换器设计应注意事项

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      反激变换器的许多优点包括成本最低的隔离功率变换器，容易提供多个输出电压，一个简单的初级侧控制器，以及高达300 W的功率传递。反激变换器用于许多离线应用，从电视到电话充电器，以及电信和工业应用。他们的基本操作可能显得吓人，设计选择很多，特别是那些以前没有设计过的人。让我们来看看在5A连续导通模式(CCM)回扫时，53 VDC到12V的一些关键设计注意事项。
       图1显示了一个详细的60W反激原理图，工作在250千赫。当FET Q2开启时，输入电压被施加在变压器的初级绕组上。绕组中的电流现在上升，允许能量存储在变压器中。由于输出整流器D1是反向偏置，电流流到输出被阻塞。当Q2关闭时，一次电流被中断，迫使绕组的电压极性反转。电流现在从二次绕组流出，以正点电压逆转绕组电压的极性。D1传导，将电流传送到输出负载，并为输出电容器充电。

图160W CCM反激变换器原理图
       额外的变压器绕组可以添加，甚至堆叠在其他绕组之上，以获得额外的输出。然而，增加的产出越多，它们的监管就越糟糕。这是由于绕组与铁心(藕合)之间的磁通连接不完善和绕组的物理分离，产生了漏感。泄漏电感作为杂散电感与主绕组和输出绕组串联。这就造成了与绕组串联的意外电压下降，有效地降低了输出电压调节的精度。一个普遍的经验法则是期望不受调节的输出变化为+/-5%到10%，交叉负载，与适当的缠绕变压器。此外，重负荷的调节输出可以通过峰值检测泄漏引起的电压峰值，导致空载二次输出电压的大幅度增加。在这种情况下，预加载或软钳可以帮助限制电压。
       CCM和不连续导通模式(DCM)操作各有其优点.根据定义，当输出整流电流在下一个周期开始之前下降到0A时，DCM操作就会发生。DCM的运行好处包括一次电感较低，通常导致一个较小的电力变压器，消除整流器的反向恢复损耗和场效应管开关损耗，并且没有右半平面零。然而，与CCM相比，这些优点被一次和二次高峰值电流、增加输入和输出电容、增加电磁干扰(EMI)和减少在轻负荷下的占空比操作所抵消。

图2CCM和DCM反激场效应管与整流电流的比较
       图2说明Q2和D1中的电流在最小V时是如何变化的在……里面，在CCM和DCM中，负荷从最大值下降到~25%。在CCM中，对于固定的输入电压和负载在其最大和最小设计水平之间(~25%)，占空比是恒定的。目前的“基座”水平随着负荷的减少而下降，直到达到DCM为止，此时占空比下降。在dcm中，最大占空比只发生在最小的V。在……里面和最大负荷。当输入电压增加或负载减少时，占空比减小.
  这可以使在高线路和最小负荷下的占空比小，所以请确保您的控制器能够在这个最小的时间内正常工作。在整流器电流达到0-A后，DCM操作引入了占空比低于50%的死区时间。它的特点是FET漏极上的正弦电压，由剩余电流、寄生电容和漏感设定，但通常是良性的。在此设计中，选择了CCM操作，因为通过降低开关损耗和变压器损耗，可以获得更高的效率。
       本设计采用主参考的14V偏置绕组供电控制器后，12V输出达到调节，减少损失与直接从输入电源。我为低纹波电压选择了两级输出滤波器。第一级陶瓷电容器处理D1中脉动电流产生的高均方根电流。滤波器L1和C9/C10降低了它们的纹波电压，使C9/C10的纹波减小了10倍，同时减小了RMS电流。如果可以接受较高的输出纹波电压，则可以消除L/C滤波器，但输出电容器必须能够处理整个RMS电流。
       这个UCC 3809-1[tr]或[tr]UCC 3809-2[tr]控制器被设计成直接与U2光耦接口，用于隔离应用。在非隔离设计中，u2和u3可以与直接连接到控制器的电压反馈电阻分配器一起消除，例如[tr]UCC 3813-x[tr]内部误差放大器系列。
       在Q2和D1上的开关电压在变压器间绕组和元件寄生电容中产生高频共模电流。如果没有EMI电容C12提供回程，这些电流将流入输入和/或输出，增加噪音或可能不稳定的操作。
Q3/R19/C18/R17的结合提供了斜率补偿，它将振荡器的电压斜坡相加到R18的一次电流感应电压中，用于电流模式控制。斜率补偿消除了次谐波振荡，这种现象的特点是宽占空比脉冲，然后是窄脉冲.由于这个转换器的设计不超过50%的操作，相反，我增加了斜率补偿，以降低开关抖动的敏感性。然而，过高的电压斜率会将控制回路推向电压模式控制和可能的不稳定性.最后，光耦合器从二次侧传输误差信号，以保持输出电压的调节.反馈(FB)信号包括电流斜坡、斜率补偿、输出误差信号和直流关断，以降低过电流阈值.
图3给出了Q2和D1的电压波形，显示了一些漏感和二极管反向恢复引起的振铃。

图3fet和整流器振铃限制在一个夹子和缓冲(57伏)。
       在需要低成本、隔离转换器的应用中，反激被认为是标准的.此设计示例涵盖CCM反激设计的基本设计注意事项。