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分享基于反激拓扑电路中连续工作状态的答疑

时间:2022-06-27 13:00:00

反激拓扑电路处于连续工作状态时,应满足Vo=Vi*(D/1-D)*(Ns/Np),其输出电压与负载大小无关。


这种理解是,部分能量总是储存在变压器中,因为开关管的电流没有降低到0,初级绕组的电流也没有从0开始上升。变压器在开关管截止日期释放的能量实际上是变压器在开关管导通过程中储存的能量。两者都是平衡的,它本身的部分能量没有被消耗掉。


假设负载增加时,Io要变大,Vo、Vi和D所有这些都保持不变。此时,负载消耗的能量由变压器总是储存的能量提供,但没有新能量补充。这部分能量毕竟是有限的。如果在几个周期后耗尽,会发生什么?它是否进入不连续工作状态?


同样,当负载减少时,每个周期都会有一部分能量剩余储存在变压器中,变压器中积累的能量会越来越多,磁心会饱和,这违反了磁通复位的原则。


电源1


结合上图说说自己的理解,Rs上面的电压波形应该是黑线绘制的(上面的黑色横线代表UC3842内部电流检测比较器的反向端电平),开关管导通原侧的起始电流为Ip1.这是一个稳定的工作状态,负载不变。


负载变重时(Io会导致变大Vo但反馈电路和芯片中的瞬时变化PWM调制器会迅速调整空比Vo稳定。根据连续状态下的公式Vo=Vi*(D/1-D)*(Ns/Np),调整稳定后,上部公式中的所有参数不会改变,但对于变压器,输出功率仍然更大,这部分功率仅由变压器储存的多余能量提供,因此Ip1会降低至Ip2.由于原边缘电流上升的斜率没有改变,电流检测比较器的反向端门限电平也没有改变,此时的波形应如红线所示,因此空比不是更大,与前面的类型相比D不变矛盾,疑惑就在这里。


1-1


在稳态时,VO与IO无关,但当IO当增加时,由于稳态D固定,所以VO瞬间会下降,这种变化会通过反馈环路传递到初级。PWM控制电路,使TON增加频率,VIN和初级L固定的情形下,初级电流峰值由稳态的IP2增大到IP2'(斜率=VIN/L不变),开关管截止时,IP传递到二级形成IS2'并向负载放电,其下降速度与稳态基本相同,但此时由于TON增大,所以TOFF稳态必然TOFF缩减到TOFF',在下一个周期开始的瞬间,次级尚未泻放完的电流IS1'(必然大于IS1)反射回初级,使初级电流从IP1' (IP1'>IP经过几个周期,1)开始上升,VO再次实现稳定,此时此刻D回到原来的稳定状态,但在新的稳定状态下,初级电流峰值增加到 IP2"从图中可以看出次级平均电流(即输出电流)IO)变大了。VO=VI(D/1-D)(NS/NP)指稳态输入输出关系。


另外,当负载电流加大到一定程度时,初级峰值电流增加,使得在RS控制上压降IC(如3842等)内部限流阀值时,在动态调节过程中D不可能再增加了。VO下降,不能恢复到稳定态值,所以在设计中要注意RS变压器的尺寸、参数和开关频率置,否则负载不足。从上图也可以生动地看出,负载增加会增加变压器中的直流剩磁,因此足够合理的间隙非常重要。


稳态一词在分析过程中多次被提及,是否指Vo=Vi(D/1-D)(Ns/Np)这个公式只适用于稳态分析?当负载发生变化时,PWM在控制电路自我调整到新的稳态之前(暂时称为暂态),因为新的稳态不同于以前的稳态参数,Vo和D都发生了微小的变化,Ipp也发生了变化,以适应负载电流的变化。

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