單端反激式開關(guān)電源變壓器

摘要：基于反激式變壓器拓?fù)湓?，設(shè)計(jì)了單端反激式變壓器，用于電纜絕緣電阻測(cè)試儀高壓電源的DC-DC逆變升壓模塊。提出單端反激式開關(guān)電源變壓器設(shè)計(jì)時(shí)一些關(guān)鍵參數(shù)的選擇原則和設(shè)計(jì)步驟及驗(yàn)證方法，總結(jié)了設(shè)計(jì)過程中的一些注意事項(xiàng)。使用結(jié)果表明：該設(shè)計(jì)方法在簡(jiǎn)化和明確變壓器設(shè)計(jì)過程的同時(shí)，所設(shè)計(jì)的變壓器應(yīng)用于絕緣電阻測(cè)試儀升壓模塊中約250 V的逆變升壓時(shí)表現(xiàn)出穩(wěn)定的升壓性能。
關(guān)鍵詞：開關(guān)電源；變壓器；單端反激式；升壓模塊

變壓器的使用在升壓和降壓電源中很常見，開關(guān)電源根據(jù)不同的輸出要求采用不同的變壓器拓?fù)潆娐罚瑯拥碾娫匆膊捎貌煌淖儔浩魍負(fù)鋵?shí)現(xiàn)。在所有拓?fù)渲蟹醇な阶儔浩鳂?gòu)成的升壓式開關(guān)電源具有電路簡(jiǎn)單、元器件最少的優(yōu)點(diǎn)，在小功率開關(guān)電源中經(jīng)常采用。而變壓器的設(shè)計(jì)需要技術(shù)人員根據(jù)一些經(jīng)驗(yàn)參數(shù)來進(jìn)行變壓器的設(shè)計(jì)和繞制。會(huì)出現(xiàn)經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)多于準(zhǔn)確的參數(shù)設(shè)計(jì)，而且在高頻條件下變壓器的設(shè)計(jì)和制作不同于普通的工頻變壓器，更加需要實(shí)際經(jīng)驗(yàn)和理論設(shè)計(jì)兩者相互結(jié)合。本文結(jié)合實(shí)際設(shè)計(jì)和制作變壓器的經(jīng)驗(yàn)，提出一種工作于斷續(xù)電流模式(DCM)下的反激式變壓器設(shè)計(jì)方案，并給出相關(guān)參數(shù)設(shè)計(jì)方法。

1 反激式變壓器的基本工作原理
圖1(a)為反激式變壓器的工作原理圖，其中，開關(guān)管VT1的導(dǎo)通和截止使得原邊繞組線圈產(chǎn)生交變電流信號(hào)。當(dāng)原邊繞組導(dǎo)通期間，次級(jí)繞組輸出電壓為上負(fù)下正，整流二極管VD1和VD2截止，輸出電容Co和Cf放電；當(dāng)原邊繞組截止時(shí)次級(jí)輸出電壓為上正下負(fù)，整流二極管VD1和VD2導(dǎo)通，輸出電容Co和Cf充電，與正激式電路充放電過程相反?？梢詮妮斎胼敵鲭妷?、電流波形關(guān)系圖1(b)中得出DCM模式下的工作過程。其中PWM、UDS、IDl，IF1、Io1、Uo2分別為開關(guān)管VT1柵極脈寬調(diào)制信號(hào)、漏源極電壓、整流二極管VD1和VD2電流、負(fù)載輸出端Co正極性端電壓波形、反饋輸出端Cf正極性端電壓波形。

2 單端反激式變壓器設(shè)計(jì)
單端反激式變壓器設(shè)計(jì)流程如圖2所示，首先根據(jù)逆變升壓模塊前后電路的需要，列出輸入電壓、輸出電壓參數(shù)、開關(guān)頻率、額定輸出功率等整個(gè)系統(tǒng)需要變壓器完成的參數(shù)要求，包括Uin(min)、Dmax、F、Po(max)分別為輸入直流電壓最小值10 V、最大占空比、開關(guān)頻率10kH-z、輸出最大功率15W等參數(shù)，然后再按照下面步驟設(shè)計(jì)合適的開關(guān)變壓器。