我們做過正激也做過反激的電源工程師都知道,一般在100W以內(nèi)我們習(xí)慣用反激拓?fù)鋪碜?,超過100W的用正激比較合適。
為何?
我來說說我的觀點(diǎn),首先只要懂得設(shè)計(jì)變壓器的工程師
在計(jì)算反激開關(guān)電源時(shí),反激功率做得越大,原邊電感量肯定是越小的,這跟拓?fù)涞奶匦杂嘘P(guān),我們先來分析一下反激的工作過程
上圖為反激的基本拓?fù)?,?dāng)MOS開關(guān)管開通時(shí),變壓器原邊繞組上正,下方,此時(shí)變壓器副邊繞組上負(fù)下正,整流二極管VD截止,在MOS開通的時(shí)段,變壓器的勵磁能量由于沒有通路釋放從而全部存儲在變壓器中。當(dāng)MOS開關(guān)管關(guān)閉之后,變壓器原邊繞組電位變成下正上負(fù),根據(jù)同名端,此時(shí)副邊繞組的電位為上正下負(fù),整流二極管VD導(dǎo)通,變壓器釋放能量,磁芯復(fù)位。
就是這樣周而復(fù)始,使輸出穩(wěn)壓。
由于這種不斷存儲又釋放存儲又釋放的工作模式?jīng)Q定變壓器的是很容易飽和的,為了控制變壓器不飽和,通常的做法就是加氣隙。
為了方便,我們用反激DCM的公式,簡單說明一下
Lp:原邊感量,Ip:原邊電流,Vin最低輸入電壓,D:占空比,P輸入功率,f開關(guān)頻率
我們通過幾個(gè)簡單的公式就可以看出,反激電源的原邊電感量是受到了限制的。
我們再通過上面的公式,可知感量和Lp和峰值電流定了之后,要使磁芯不飽和,我們只能通過增大Np匝數(shù)來降低磁通密度,Np增大了,Lp是定了磁芯必然要加氣隙。有計(jì)算經(jīng)驗(yàn)的人都知道,反激變壓器尤其是功率打了變壓器感量都是比較小的。
下面我們來看看正激
上圖為正激電源的基本拓?fù)洌_關(guān)MOS管開通時(shí),原邊繞組NP1為上正下負(fù),根據(jù)同名端判定此時(shí)副邊繞組NS也為上正下負(fù),輸出整流二極管VD1是導(dǎo)通的,原邊導(dǎo)通的同時(shí)副邊也導(dǎo)通,能量每個(gè)周期都能夠得到即時(shí)釋放。變壓器不存在存儲階段,雖然原邊也有比較大的電流,但這電流大部分都是由副邊折射過來的,初級和次級是同時(shí)有電流的,而且產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度相等,方向相反,當(dāng)負(fù)載變重,初級電流也相應(yīng)加大,抵消了磁芯磁場的變化,所以正激不用考慮正激的電感量的大小,繞多大就是多大。
當(dāng)然別忘記還有一部分勵磁電流,但由于電感量很大勵磁電流是很小的,開關(guān)MOS開通時(shí),(不考慮功率部分,只考慮勵磁電流)變壓器原邊電感上陣下負(fù),勵磁電流線性上升,等到開關(guān)MOS關(guān)閉時(shí),NP1繞組下正上負(fù),此時(shí)通過同名端可知,NP2上正下負(fù)D1導(dǎo)通,原邊電感存儲的勵磁能量通過NP2和D1釋放出去,返回到輸入大電容上,磁芯復(fù)位。當(dāng)然變壓器也存在漏感,這部分漏感就生了正激的尖峰電壓。
通過上面的對比,我們可知,同樣一個(gè)功率變壓器,可得到如下結(jié)論。
1、反激變壓器的電感量很小,而正激變壓器的電感量很大。
2、反激變壓器通過副邊輸出繞組復(fù)位,正激變壓器有專門的復(fù)位繞組復(fù)位。
3、反激變壓器需要復(fù)位的勵磁能量但同時(shí)也是整個(gè)功率部分的能量,正激變壓器復(fù)位的也是勵磁部分的能量,但這個(gè)勵磁能量不包含功率部分的能量(暫且有能量這個(gè)詞,能明白就好)。
我們通過上面幾個(gè)結(jié)論急需來分析一下
首先說反激,電感量跟正激比很小的。我們都只到變壓存在的漏感與很多因素有關(guān),由于感量小,變壓器只要有一點(diǎn)漏感,這個(gè)漏感在整個(gè)原邊電感的占比是比較大的,而電感的能量1/2*Lp*Ip^2在電感和漏感中的比例是按照感量大小的比例來分配的,一旦漏感比例大了,漏感中存儲的能量是不能轉(zhuǎn)化到副邊,大部分是通過其他通路來消耗(轉(zhuǎn)換成損耗)的,可想而知,功率越大,感量越小,漏感比例越容易變大,造成的損耗也將越來越大,不但損耗超大而且這個(gè)漏感造成的尖峰將隨功率的增大而越來越大,非常難處理,或者說到了一定的功率量,根本無法處理。
我們再看正激,電感量跟反激比是很大的。由于感量大,變壓器就算有一定的漏感,但這個(gè)漏感在整個(gè)變壓器中所占的比例也是比較小的。漏感占比很小,浪費(fèi)的能量肯定比較小,所產(chǎn)生的尖峰也很好處理。
通過上面的簡單描述,我相信大家也明白為何反激電源的功率就是做不大?并且還可以印證我們平時(shí)測量反激時(shí)DS尖峰是比較高的,而正激DS尖峰是非常小的。
本人水平有限,拋磚引玉,歡迎各位留言,說說你的觀點(diǎn)。
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原文標(biāo)題:【討論】為何“正激”比“反激”可以做更大的功率?
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