资料来源: Bazzi, 康涅狄格州大学电气工程系, 斯托斯, CT。
反激变换器是降压升压转换器, 它既能降压又能提高。它在输入和输出之间使用耦合电感器或 "回扫变压器" 进行电气隔离。这种耦合电感器启用了一个转弯比, 既提供了电压步进和步进能力, 像在一个普通的变压器, 但与能源存储使用的气隙耦合电感。
本实验的目的是研究反激变换器的不同特性。这种转换器的运作方式像降压升压转换器, 但有电隔离通过耦合电感。将使用具有手动设置的占空比的开环操作。将观察输入-输出关系的近似值。
为了更好地理解反激变换器, 首先, 必须了解降压升压转换器。然后可以从降压升压转换器中获得反激变换器电路。
降压升压转换器, 顾名思义, 可以逐步或逐步向下的直流电压输入到更高或更低的电压, 分别。为了获得降压升压转换电路, 降压和升压转换器级联, 如图 1 (a) 所示。电流源/接收器被用作降压变流器的负载和升压转换器的输入, 导致升压转换器被翻转以保持输入电压极性。降压升压转换器因此有一个反向输出电压极性。
如图 1 (b) 所示, 可将当前源/接收器替换为作为电流源或接收器的大电感。然而, "C1" 不再需要, 因为中间电压横跨 "L3" 不必须有一个非常小的纹波电压。此外, 开关2不再需要, 因为它可能会导致在 "L2" 和 "L3" 短路。因此, 该电路的更新如图 1 (c) 所示。
此外, 在降压转换器中使用二极管1提供了电流路径的电感 "L1", 但 "L1" 和 "L2" 可以删除, 因为平滑的电流不再需要在中间阶段。因此也可以删除二极管 1, 如图 1 (d) 和 (e) 所示。底部侧二极管2可以移动到顶部或左侧的底部, 如图 1 (e) 所示, 这是最常见的降压升压转换电路的实现。
图1。降压升压变换器电路的推导
在输入和输出电压之间提供电气隔离, 反激式转换器比降压升压转换器更进一步。在许多电源应用中, 需要将源和负载端的基础分开, 这是很理想的。通常, 反激式转换器在额定值高达 200 W 时使用。图2所示的示意图说明了反激变换器是如何从降压升压转换器中获得的。
当开关是在降压升压转换器, 二极管是反向偏置和能量存储在电感。当开关关闭时, 电感器可以从电容器上吸收能量, 一旦二极管开启, 或者可以提供电容器和能量负载。这提供了步骤和步骤的灵活性。然而, 电感器可以被耦合电感器或反激式变压器所取代, 以提供与输出侧的电气隔离, 如图 2 (b) 所示。在顶部的开关需要一个高侧门驱动电路, 这是更详细的, 需要更多的组件比低侧电路。因此, 开关可以简单地移动, 这样它的一个终端是接地的, 因此它需要一个简单的低侧门驱动程序, 如图 2 (c) 所示。为了在同一侧输入输出电压极性, 输出二极管与变压器的极性相反。最后的反激式转换器显示在图 2 (d) 中。
图2。降压升压变换器电路的反激变换电路的推导
注意: 本实验旨在限制输出电压小于 50V DC。仅使用此处给出的占空比、频率、输入电压或负载。
本实验将利用 HiRel 系统提供的 dc-dc 转换板。http://www.hirelsystems.com/shop/Power-Pole-Board.html
有关主板操作的信息, 请在本集视频 "HiRel 板介绍" 中找到。
这里所示的程序适用于任何简单的反激转换电路, 可以建立在原板, 面包板, 或印刷电路板。
1. 安装板:
图 3.回扫转换电路
2. 调整占空比和开关频率
3. 可变输入的反激式转换器测试
4. 可变占空比的反激变换器测试
5. 可变开关频率的反激变换器测试
反激式转换器是孤立降压升压转换器, 可以加强或逐步降低输入电压。反激耦合电感器或变压器的匝比在步进或下压过程中。由于开关频率高, 反激式变压器尺寸小, 使用铁氧体磁芯。如果输入电压是V在并且输出电压是v出,当转换器在连续传导模式下运行时, v出/v在= (N2/n1) D/(1-d)中, 其中 0≤D≤100%。通常情况下, 反激式转换器不会在50% 的工作周期之上运行, 以在反激式变压器中保持能量平衡。
如在关系中的v外/v中所示, d和1/(1-d)相乘并显示降压和增强功能, 而N2/n1 项显示了转换器的转弯比率。在设计和制造反激式转换器的主要因素是 1) 的励磁电感Lm 的反激式变压器, 和 2) 的缓冲电路横跨变压器的输入端。
反激式转换器通常用于隔离电源, 其中输出端应具有从输入端的电偶隔离。这是常见的驱动高侧功率半导体, 如 mosfet 和 igbt 的门驱动电路可能需要隔离直流电源。反激式转换器通常在高100赫以上的开关频率下操作, 且额定功率通常不超过 200 W。
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