讲义 flyback电路原理

输入端的电流波形,即开关晶体的电流为脉波形状,实际应用中,必须加入滤波器(C或LC)才不会影响其他系统;二极管的电流也是脉波型,所以通过输出电容的纹波电流较大,所以使用的电容也需大,而且对等效串联电阻ESR的要求也比较严格。

备注:

ESR:是指在AC或DC下的串联等效阻抗(Equivalent Series Resistance) ESL:在AC下的串联等效低电感(Equivalent Series Inductance)。

ESR与频率关系:电解电容的ESR会随着使用频率的上升而下降。厂商标称的ESR是在一定工作频率(120Hz,1KHz,100KHz)下的ESR,见下表:

2. 不连续导通模式()公式推导

以上所推导的公式是在连续导通模式(Continuous-Conduction-Mode,)下操作的Buck-Boost电路,也就是电感的电流恒高于零。

它的物理意义是,电感的能量在(1?D)Ts的期间并未完全释放。从图上显示,如果输入与输出电压不变,电感与电容值也固定的情形下,负载电流与电感的平均电流成正比,当负载电流逐渐减小时,电感的平均电流也会逐渐降低,低到电感在某一时段的瞬时电流为零。此时我们称转换器即将进入不连续导通模式(Discontinuous-Conduction-Mode,)操作。也就是说,电感的能量在充放之间,会将能量完全的释出。

其实影响的因素不只是负载电流,以一个输出电压固定的稳压电路为例,切换频率,电感大小,输入电压与负载电流,都会影响转换器的操作模式,前两者在设计阶段制定,后两者才是实际应用上主要的影响因素。于是存在一个以输入电压与负载电流的边界线,在边界上,恰好是电感电流碰到零的操作点。(边界线将在后面讲述)

在的工作模式下,转换器有着与不同的特性,一般将一个工作周期分成三个部分:

D1Ts--开关晶体导通期间

D2T--开关晶体被OFF,且电感电流大于零期间

D3Ts--开关晶体被OFF,且电感电流等于零期间。

(1)在0到D1Ts期间,即开关晶体导通期间,电感上依旧跨着输入电压,电感的电流也是线性上升,只不过是从零点上升。

①在开关晶体ON期间,即0?t?D1Ts,

vL(t)?VI ()

i(t)?i1tLL(0)?L?0vL(?)d?

?VItL ②在t?D1Ts时,

iDVID1TsL(1Ts)?L (2)当开关晶体被OFF,且电感电流大于零时, ①

D1Ts?t?(D1?D2)Ts,二级体顺偏,

vL(t)??VO iL(t)?iT1tL(D1s)?L?DTvsL(?)d?1

?iTVO(t?D1Ts)L(D1s)?L ②当t?(D1?D2)Ts时,

()

()

()

() VOD2TsiL[(D1?D2)Ts]?iL(D1Ts)??0 ()

L(3)由()可以看出,电感的电流以一个斜率下降,当电流降到零时,二极体不再导通,负载所需的能量不再由电感提供,将由输出电容负担。这时电感电流为零,电感的电压也为零,我们称此转换器已工作在D3Ts期间, D3①(D1?D2)Ts?1?D1?D2。

?t?T期间,

vL(t)?0 () iL(t)?0 ()

由与可得,

VID1Ts?VOD2Ts ()

()依旧是磁性元件“伏-秒平衡”式子,如果由负载电流的角度(负载电流连续期间)来看,其大小恰等于通过二极体电流的平均值,也就是

VO1?iL(D1Ts)D2,(面积公式) IO?2R由()可得

VOD2TsiL(D1Ts)?LVODTIO?2L22s,所以

()

其中R为负载电阻值,将()化简,得到D2得关系式,

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