單端反激電路在逆變電源中的應(yīng)用分析

周若林 趙應(yīng)春

摘 要：?jiǎn)味朔醇る娐返慕Y(jié)構(gòu)形式多樣，在其運(yùn)行過(guò)程中具有穩(wěn)定可靠、安全性高的特點(diǎn)，這使得其在一遍電源中具有廣泛的應(yīng)用，本文就主要對(duì)逆變電源中各種單端反激電路的結(jié)構(gòu)形式及其應(yīng)用進(jìn)行簡(jiǎn)單分析。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)味朔醇る娐罚荒孀冸娫矗换仞伡夹g(shù)

中圖分類(lèi)號(hào)：TM46 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

逆變電源通常是由兩級(jí)組成，其中前級(jí)的DC/DC電路的主要功能是將電池的電壓轉(zhuǎn)換成350V左右的直流電壓，后級(jí)DC/AC電路的主要功能是將350V的直流電壓轉(zhuǎn)換為220V的交流電壓，在這些逆變電源中，前級(jí)電路通常所供電壓比較低，但是輸入的電流比較大，這會(huì)導(dǎo)致功率管導(dǎo)通壓降高，損耗比較大，導(dǎo)致電源的效率比較低，其電路形式多種多樣，其中的單端反激電路具有效率高、控制方便、電路簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，本文就主要對(duì)其中的單端反激電路予以簡(jiǎn)單分析。

一、逆變電源中的常規(guī)單端反激電路的結(jié)構(gòu)

相對(duì)于其他形式的單端反激電路，常規(guī)形式的單端反激電路的導(dǎo)通壓降比較高，損耗比較大，這會(huì)導(dǎo)致其可靠性與效率降低，并且該電路還具有一個(gè)明顯的缺陷就是：當(dāng)功率管VT截止時(shí)，變壓器初級(jí)的反峰能量容易被R1、C1及VD1所組成的吸收電路所消耗掉，并且在輸出功能相同的情況其損耗是比較大的，該單端反激電路的結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

二、逆變電源中的多管并聯(lián)的單端反激電路結(jié)構(gòu)

多管并聯(lián)的單端反激電路最主要的特點(diǎn)是其主功率電路應(yīng)用了四只功率管并聯(lián)，這使得在每個(gè)功率管上通過(guò)的電流僅為應(yīng)用單管時(shí)的1/4，那么這會(huì)直接將功率管的導(dǎo)通壓降下降至單管應(yīng)用時(shí)的1/4，這能夠有效的減少功率管上的消耗，使得功率管的效率明顯提升，其結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

三、逆變電源中的應(yīng)用能量回饋技術(shù)的單端反激電路結(jié)構(gòu)

應(yīng)用能量回饋技術(shù)的單端反激電路主要由電感L1、電容C2、二極管VD1、二極管VD2共同組成了變壓器的初級(jí)反峰吸收電路，這會(huì)導(dǎo)致輸入電容C1上反饋大部分的反峰能量，對(duì)于減少能量損耗，提升電路工作效率具有非常重要的作用，其電路結(jié)構(gòu)圖如圖3所示，波形圖如圖4所示。

對(duì)該電路的工作原理進(jìn)行簡(jiǎn)單分析：（1）t0～t1階段的工作原理表現(xiàn)為：當(dāng)處于t0時(shí)刻時(shí)，功率管截止，功率管輸出電容C0、電容C2、漏感Lk、初級(jí)電感L開(kāi)始諧振，這能夠促使C2上的電壓值快速的達(dá)到U0（N1/N2），之后次級(jí)二極管會(huì)導(dǎo)通，并會(huì)將初級(jí)電壓鉗位到U0（N1/N2），并且初級(jí)電感L會(huì)退出諧振，直到t1時(shí)刻Ik的值變?yōu)?，并且C0與C2上的電壓值會(huì)達(dá)到最大，也就是說(shuō)開(kāi)關(guān)管電壓US會(huì)達(dá)到最大值（UIN+Uc2MAX）；（2）t1～t2階段，功率管輸出電容C0、電容C2、漏感Lk會(huì)繼續(xù)諧振，并且電感L1會(huì)參與到諧振當(dāng)中，這時(shí)C0與C2會(huì)回饋給輸入電容C1一定的能量，并且會(huì)為L(zhǎng)1補(bǔ)充相應(yīng)的能量，一直到t2時(shí)刻諧振停止，這時(shí)C2電壓值又會(huì)下降至U0（N1/N2）；（3）t2～t3階段，當(dāng)t2時(shí)刻到來(lái)時(shí)， 電感L1會(huì)向輸入電容C1中回饋能量，這時(shí)C2上的電壓值會(huì)被鉗位在U0（N1/N2），開(kāi)關(guān)管C0上的電壓值為UIN+U0（N1/N2），并且二者的值在t3時(shí)刻到來(lái)之前，不會(huì)出現(xiàn)變化，直到L1中的能量釋放完畢；（4）t3～t4階段，在該階段中， 由于開(kāi)關(guān)管是完全截止的，因此C0與C2上的電壓會(huì)繼續(xù)保持不變；（5）t4～t5階段，功率管在處于t4時(shí)刻時(shí)，已經(jīng)導(dǎo)通，這時(shí)電壓US會(huì)開(kāi)始下降，C0會(huì)通過(guò)開(kāi)關(guān)管開(kāi)始放電，并且能夠在短時(shí)間內(nèi)放電完畢，這時(shí)L1與C2會(huì)開(kāi)始諧振，也就說(shuō)把C2中的能量轉(zhuǎn)移到L1中，當(dāng)處于t5時(shí)刻時(shí)，L1中的電流會(huì)達(dá)到最大值，這時(shí)功率管完全導(dǎo)通；（6）t5～t6階段，處于t5時(shí)刻時(shí)，L1主要是通過(guò)VD1與VD2為輸入電容C1回饋能量，并會(huì)給C2充電，使其值達(dá)到-UIN；（7）t6～t7階段，在該階段中，功率管繼續(xù)處于完全導(dǎo)通的狀態(tài)。

上述過(guò)程中就是應(yīng)用能量回饋技術(shù)單端反激電路的一個(gè)完整的工作周期，從其工作過(guò)程中可以看出，變壓器漏感中的能量大部分會(huì)被回饋至輸入電容C1中，這會(huì)直接提升電源效率，具有良好的應(yīng)用價(jià)值。

四、多路輸出單端反激電源

單端反激式變換器的電路通常是由輸入整流濾波電路、輸出整流濾波電路、功率變換電路等組成，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖5所示。

從圖5中可以看出，PWM控制電路與單端反激式變換電路是其主要的兩個(gè)組成部分，在開(kāi)展該開(kāi)關(guān)電源的設(shè)計(jì)過(guò)程中，最主要的目的是為了能夠?qū)⑤斎氲慕涣麟娊?jīng)過(guò)整流濾波之后的直流電壓轉(zhuǎn)換成為5V及±15V的三路輸出，以便于其能夠很好的實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)載的供電，在實(shí)施控制的過(guò)程中，其控制思路主要表現(xiàn)為：將電流反饋部分加入到電壓反饋的大閉環(huán)中，以便于其能夠參與到動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)中，從而形成有效的雙環(huán)控制，在實(shí)際應(yīng)用中，其具體的操作步驟為：對(duì)電壓信號(hào)與電流信號(hào)進(jìn)行采集之后，應(yīng)用PWM控制器來(lái)對(duì)開(kāi)關(guān)管的通斷實(shí)施控制，然后對(duì)變換器中的峰值電流實(shí)施調(diào)節(jié)，以便于有效的改善輸出電流，使其能夠很好的滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

在該系統(tǒng)中應(yīng)用 了電壓電流雙閉環(huán)控制，當(dāng)整個(gè)電路正常工作時(shí)，UC2844的供電是通過(guò)反饋繞組來(lái)實(shí)現(xiàn)，并且會(huì)將反饋電壓通過(guò)分壓電阻之后送入到UC2844中，在將其與基準(zhǔn)電壓實(shí)施比較之后，再通過(guò)誤差放大器進(jìn)行放大處理，將輸出信號(hào)與電流反饋環(huán)的反饋信號(hào)進(jìn)行比較之后，再對(duì)占空比進(jìn)行調(diào)節(jié)，這能夠有效的保持輸出電壓的穩(wěn)定，在實(shí)際的應(yīng)用中，應(yīng)用這種控制方式，能夠有效的解決負(fù)載電流變化率較高的問(wèn)題，這不僅有利于提升系統(tǒng)運(yùn)行的安全穩(wěn)定性，同時(shí)還能夠有效的提升系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度，具有良好的應(yīng)用效果。

結(jié)語(yǔ)

在實(shí)際的應(yīng)用中，電池供電或者是發(fā)電機(jī)供電的低壓輸入逆變電源，大多應(yīng)用的是單端反激多管并聯(lián)及能量回饋技術(shù)實(shí)現(xiàn)的前級(jí)DC/DC 該種形式的前級(jí)與其他形式的前級(jí)相比具有可靠性高、效率高、控制方便、電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等諸多的優(yōu)點(diǎn)，這使得其在實(shí)際應(yīng)用中具有良好的應(yīng)用性能，本文就主要對(duì)逆變電源中各種不同形式的單端反饋電路的結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行了簡(jiǎn)單分析，對(duì)于實(shí)際的逆變電源的設(shè)計(jì)具有一定的參考價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

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