單端反激電路在逆變電源中的應用分析

周若林趙應春

（1.重慶大學電氣工程學院，重慶 400044；2.國網重慶市電力公司檢修分公司，重慶 400039）

單端反激電路在逆變電源中的應用分析

周若林1趙應春2

（1.重慶大學電氣工程學院，重慶 400044；2.國網重慶市電力公司檢修分公司，重慶 400039）

摘 要：單端反激電路的結構形式多樣，在其運行過程中具有穩定可靠、安全性高的特點，這使得其在一遍電源中具有廣泛的應用，本文就主要對逆變電源中各種單端反激電路的結構形式及其應用進行簡單分析。

關鍵詞：單端反激電路；逆變電源；回饋技術

逆變電源通常是由兩級組成，其中前級的DC/DC電路的主要功能是將電池的電壓轉換成350V左右的直流電壓，后級DC/AC電路的主要功能是將350V的直流電壓轉換為220V的交流電壓，在這些逆變電源中，前級電路通常所供電壓比較低，但是輸入的電流比較大，這會導致功率管導通壓降高，損耗比較大，導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、電路簡單的優點，本文就主要對其中的單端反激電路予以簡單分析。

一、逆變電源中的常規單端反激電路的結構

相對于其他形式的單端反激電路，常規形式的單端反激電路的導通壓降比較高，損耗比較大，這會導致其可靠性與效率降低，并且該電路還具有一個明顯的缺陷就是：當功率管VT截止時，變壓器初級的反峰能量容易被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構圖如圖1所示。

二、逆變電源中的多管并聯的單端反激電路結構

多管并聯的單端反激電路最主要的特點是其主功率電路應用了四只功率管并聯，這使得在每個功率管上通過的電流僅為應用單管時的1/4，那么這會直接將功率管的導通壓降下降至單管應用時的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，其結構圖如圖2所示。

圖1 常規的單端反激電路結構圖

三、逆變電源中的應用能量回饋技術的單端反激電路結構

應用能量回饋技術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反峰吸收電路，這會導致輸入電容C1上反饋大部分的反峰能量，對于減少能量損耗，提升電路工作效率具有非常重要的作用，其電路結構圖如圖3所示，波形圖如圖4所示。

圖2 多管并聯的單端反激電路結構圖

對該電路的工作原理進行簡單分析：（1）t0～t1階段的工作原理表現為：當處于t0時刻時，功率管截止，功率管輸出電容C0、電容C2、漏感Lk、初級電感L開始諧振，這能夠促使C2上的電壓值快速的達到U0（N1/N2），之后次級二極管會導通，并會將初級電壓鉗位到U0（N1/ N2），并且初級電感L會退出諧振，直到t1時刻Ik的值變為0，并且C0與C2上的電壓值會達到最大，也就是說開關管電壓US會達到最大值（UIN+Uc2MAX）；（2）t1～t2階段，功率管輸出電容C0、電容C2、漏感Lk會繼續諧振，并且電感L1會參與到諧振當中，這時C0與C2會回饋給輸入電容C1一定的能量，并且會為L1補充相應的能量，一直到t2時刻諧振停止，這時C2電壓值又會下降至U0（N1/N2）；（3）t2～t3階段，當t2時刻到來時， 電感L1會向輸入電容C1中回饋能量，這時C2上的電壓值會被鉗位在U0（N1/N2），開關管C0上的電壓值為UIN+U0（N1/N2），并且二者的值在t3時刻到來之前，不會出現變化，直到L1中的能量釋放完畢；（4）t3～t4階段，在該階段中， 由于開關管是完全截止的，因此C0與C2上的電壓會繼續保持不變；（5）t4～t5階段，功率管在處于t4時刻時，已經導通，這時電壓US會開始下降，C0會通過開關管開始放電，并且能夠在短時間內放電完畢，這時L1與C2會開始諧振，也就說把C2中的能量轉移到L1中，當處于t5時刻時，L1中的電流會達到最大值，這時功率管完全導通；（6）t5～t6階段，處于t5時刻時，L1主要是通過VD1與VD2為輸入電容C1回饋能量，并會給C2充電，使其值達到-UIN；（7）t6～t7階段，在該階段中，功率管繼續處于完全導通的狀態。

圖3 初級反峰吸收電路

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

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，其系統結構圖如圖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組成部分，在開展該開關電源的設計過程中，最主要的目的是為了能夠將輸入的交流電經過整流濾波之后的直流電壓轉換成為5V及±15V的三路輸出，以便于其能夠很好的實現對負載的供電，在實施控制的過程中，其控制思路主要表現為：將電流反饋部分加入到電壓反饋的大閉環中，以便于其能夠參與到動態調節中，從而形成有效的雙環控制，在實際應用中，其具體的操作步驟為：對電壓信號與電流信號進行采集之后，應用PWM控制器來對開關管的通斷實施控制，然后對變換器中的峰值電流實施調節，以便于有效的改善輸出電流，使其能夠很好的滿足設計要求。

在該系統中應用 了電壓電流雙閉環控制，當整個電路正常工作時，UC2844的供電是通過反饋繞組來實現，并且會將反饋電壓通過分壓電阻之后送入到UC2844中，在將其與基準電壓實施比較之后，再通過誤差放大器進行放大處理，將輸出信號與電流反饋環的反饋信號進行比較之后，再對占空比進行調節，這能夠有效的保持輸出電壓的穩定，在實際的應用中，應用這種控制方式，能夠有效的解決負載電流變化率較高的問題，這不僅有利于提升系統運行的安全穩定性，同時還能夠有效的提升系統的動態響應速度，具有良好的應用效果。

結語

在實際的應用中，電池供電或者是發電機供電的低壓輸入逆變電源，大多應用的是單端反激多管并聯及能量回饋技術實現的前級DC/DC 該種形式的前級與其他形式的前級相比具有可靠性高、效率高、控制方便、電路結構簡單等諸多的優點，這使得其在實際應用中具有良好的應用性能，本文就主要對逆變電源中各種不同形式的單端反饋電路的結構形式進行了簡單分析，對于實際的逆變電源的設計具有一定的參考價值。

參考文獻

圖4 初級反峰吸收電路波形圖

圖5 系統結構示意圖

[1]王海.單端反激電路在逆變電源中的應用[J].電源技術應用，2010（15）.

[2]趙濤，劉漢，黃家才，徐開蕓.電流模式DCM反激變換電路的建模和設計[J].電源技術，2014（11）.

中圖分類號：TM46

文獻標識碼：A