一種簡(jiǎn)單有效的限流保護電路設計方法介紹

2.1 正激變換器

根據限流保護電路的工作原理及以上假定，則有

v_b=v_aD=i_sDn₂R= （1）

i_o= （2）

式中：i_sD為i_s在DT時(shí)間內的平均值；

n₁為變壓器原副邊匝數比；

n₂為電流互感器原副邊匝數比；

i_Lo為電感電流一個(gè)周期內的平均值。

當限流保護電路工作并達到穩定狀態(tài)時(shí)，v_b=v_c=V_ref，i_o即為限流保護值i_omax。則

i_omax= （3）

從式（3）中可以看到，n₁，n₂，R為常數，在V_ref一定的條件下，i_omax是個(gè)恒定值，并不隨輸入電壓的變化而變化。

2.2 反激變換器

反激變換器如圖4所示，同樣有

v_b=v_aD=i_sDn₂R=i_Lon₂R= （4）

i_o= （5）

式中：i_Lo為電感電流一個(gè)周期內的平均值（反激變換器的電感即變壓器原邊勵磁電感）；

i_DD′為流過(guò)副邊二極管D的電流i_D在(1－D)T時(shí)間內的平均值。

圖4 反激變換器

又有 V_out= （6）

推出 D= （7）

將式（7）代入式（5）得

i_o= （8）

當限流保護電路工作并達到穩定狀態(tài)時(shí)，v_b=v_c=V_ref，i_o即為限流保護值i_omax。則

i_omax= （9）

從式（9）中可以看到，n₁，n₂，R為常數，在V_out及V_ref一定的條件下，i_omax隨著(zhù)V_in的增大而增大。

比較式（1）和式（4）可以發(fā)現：在v_b一定時(shí)（即限流保護電路工作并達到穩定狀態(tài)時(shí)參考電壓V_ref一定），不管是正激變換器還是反激變換器，電感電流平均值i_Lo都不隨輸入電壓的變化而變化。造成兩者區別的關(guān)鍵在于：正激變換器的輸出電流是連續的而反激變換器的輸出電流是斷續的。對于正激變換器來(lái)說(shuō)i_o=i_Lo，而對于反激變換器來(lái)說(shuō)i_o=n₁（1－D）i_Lo。由于在輸出電壓一定時(shí)，占空比D會(huì )隨著(zhù)輸入電壓的變化而變化，因此，反激變換器的限流值將會(huì )隨著(zhù)輸入電壓的變化而變化。

圖5和圖6分別給出了假定i_o不變時(shí)，不同輸入電壓正激變換器和反激變換器限流保護電路的理論波形，圖中輸入電壓V_in2>V_in1。

圖5 不同輸入電壓正激變換器限流保護電路理論波形

圖6 不同輸入電壓反激變換器限流保護電路理論波形

根據以上分析可知，當參考電壓恒定時(shí)，正激變換器限流值也是恒定的，跟輸入電壓沒(méi)有關(guān)系。這里需要指出的是：以上的理論分析是基于v_b=v_aD的假定，當輸入電壓變化時(shí)，v_b=v_aD的近似程度也會(huì )不同，所以，實(shí)際上正激變換器限流值

也會(huì )隨著(zhù)輸入電壓的變化而變化，只是波動(dòng)很小，這個(gè)在之后的實(shí)驗結果中可以看到。

反激變換器限流值隨著(zhù)輸入電壓的變化而有較大變化，因此，需要采用一定的措施來(lái)進(jìn)行補償，使限流值的變化在可以接受的范圍之內。從式（9）中可知限流值隨著(zhù)輸入電壓的增大而增大，也即假定限流值不變的話(huà)，v_b隨著(zhù)輸入電壓的增大而減少。因此，需要對v_b作一定的補償，補償電壓應隨著(zhù)輸入電壓的增大而增大，從而來(lái)抵消v_b的變化。用輸入電壓來(lái)作為補償信號是一種可以選用的方法。輸入電壓通過(guò)一個(gè)電阻接到圖1的C點(diǎn)，如圖4虛線(xiàn)所示，此時(shí)限流保護電路工作并達到穩定狀態(tài)時(shí)，v_c不再等于v_b，而是

v_c=v_b＋