單端反激式開(kāi)關(guān)電源變壓器

摘要：基于反激式變壓器拓撲原理，設計了單端反激式變壓器，用于電纜絕緣電阻測試儀高壓電源的DC-DC逆變升壓模塊。提出單端反激式開(kāi)關(guān)電源變壓器設計時(shí)一些關(guān)鍵參數的選擇原則和設計步驟及驗證方法，總結了設計過(guò)程中的一些注意事項。使用結果表明：該設計方法在簡(jiǎn)化和明確變壓器設計過(guò)程的同時(shí)，所設計的變壓器應用于絕緣電阻測試儀升壓模塊中約250 V的逆變升壓時(shí)表現出穩定的升壓性能。
關(guān)鍵詞：開(kāi)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(jiàn)，開(kāi)關(guān)電源根據不同的輸出要求采用不同的變壓器拓撲電路，同樣的電源也采用不同的變壓器拓撲實(shí)現。在所有拓撲中反激式變壓器構成的升壓式開(kāi)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(kāi)關(guān)電源中經(jīng)常采用。而變壓器的設計需要技術(shù)人員根據一些經(jīng)驗參數來(lái)進(jìn)行變壓器的設計和繞制。會(huì )出現經(jīng)驗設計多于準確的參數設計，而且在高頻條件下變壓器的設計和制作不同于普通的工頻變壓器，更加需要實(shí)際經(jīng)驗和理論設計兩者相互結合。本文結合實(shí)際設計和制作變壓器的經(jīng)驗，提出一種工作于斷續電流模式(DCM)下的反激式變壓器設計方案，并給出相關(guān)參數設計方法。

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(kāi)關(guān)管VT1的導通和截止使得原邊繞組線(xiàn)圈產(chǎn)生交變電流信號。當原邊繞組導通期間，次級繞組輸出電壓為上負下正，整流二極管VD1和VD2截止，輸出電容Co和Cf放電；當原邊繞組截止時(shí)次級輸出電壓為上正下負，整流二極管VD1和VD2導通，輸出電容Co和Cf充電，與正激式電路充放電過(guò)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(guò)程。其中PWM、UDS、IDl，IF1、Io1、Uo2分別為開(kāi)關(guān)管VT1柵極脈寬調制信號、漏源極電壓、整流二極管VD1和VD2電流、負載輸出端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計
單端反激式變壓器設計流程如圖2所示，首先根據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、開(kāi)關(guān)頻率、額定輸出功率等整個(gè)系統需要變壓器完成的參數要求，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(kāi)關(guān)頻率10kH-z、輸出最大功率15W等參數，然后再按照下面步驟設計合適的開(kāi)關(guān)變壓器。