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为了名字上避免和“boost”相混淆,本文所谓的正激式变换器是指图2-8所对应的电路。
正激式变换器的工作原理和反激式变换器完全不同。请注意变压器上同名端的标法,当变压器原边电压为正时,输出二极管正向偏置,这时开关管处于导通状态。而在反激式变换器里,开关管关断时,二极管才导通。所以正激式变换器就不会像反激式变换器那样,将能量存储在原边的电感上。这里的变压器起到了严格意义上的变压器作用。当开关关断时,唯一存储能量的是变压器的漏感。这是怎么回事MOSFET的漏极电压高于输入电压,还可以使磁芯复位的原因。
正激式变换器是本章开始时提到的几种变换器中的一种,这些变换器需要有一个最小负载,电感必须充足大,才可能正真的保证脉动电流的峰值小于最小负载电流。否则电流就会不连续,并引起输出电压上升。这就从另一方面代表着正激式变换器不能工作在空载状态,因为无穷大的电感是不现实的。
实用提示 圆环型磁芯,如用金属粉(MPP)制成的磁环用于正激式变换器非常合适。圆环型磁芯的电感量会随着流过电流的减小而逐渐增大。在最小负载时,电感量比较大,以利于电流连续。最大负载时,仍然有一定量的电感量,但其值并不很大。一般而言,输出电压的纹波能随着负载电流的增加而增大,Biblioteka Baidu此,没有必要设计对应于维持最轻负载工作时需要的那样大的电感量。
处理最小负载的一个常用的方法是在输出端永久性地接一些电阻(即假负载),并成为变换器的一部分。这样即使没有外接负载,变换器仍然能够保持电流连续模式工作,因为这些假负载电阻需要消耗能量。这样做当然会增加整个变换器的损耗。
实用提示 当外部负载增加时,把假负载关断。但是,这样通常会引发振荡,关闭假负载,变换器就进入电流断续模式,这又使得假负载被接通。接通假负载又使变换器变为连续模式,又会导致假负载关掉,如此循环。处理这样的一个问题,需要对变换器效率和电感的成本进行选择。
不像反激式变换器那样用原边电感存储能量,正激式变换器只有漏感存储能量。当电流流过变压器原边时,存储于漏感的能量为665){this.resized=true;this.style.width=665;}。这个能量必须有地方可去。最简单的办法是把它消耗掉,要么消耗在RC吸收电路上,要么消耗在开关管上。更复杂的方案是在变压器上增加一个额外的绕组,并把能量或多或少地反馈回去(虽然由于耦合漏感,这种方法的效果也不一定会很好),或者用开关型电抗,这常常要用到额外的MOSFET。不管如何处置这些能量,总是不方便的,而且或多或少影响到效率。最好的办法是绕制更好的变压器,使漏感做得最小。
由于正激式变换器的变压器不需要存储能量,因此不像反激式变换器那样有功率上的限制。正激式变换器也有一个电感,用来平滑输出电容上的电流。功率上正激式变换器能做到500 W或更大。功率上的限制来自MOSFET的容量。功率越大,流过MOSFET的电流越大,最终使MOSFET的损耗大到难以承受得程度。这时需要另外一种有多个开关组成的电路拓扑,使每一个开关器件的损耗能够控制在一个是合理的的水平上。