第１０卷第４期 ２０１１年１２月 南通航运职业技术学院学报 ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＮＡＮＴＯＮＧ ＶＯＣＡＴＩＯＮＡＬ＆ＴＥＣＨＮＩＣＡＬ ＳＨＩＰＰＩＮＧ ＣＯＬＬＥＧＥ Ｖｏ１．１０ Ｎｏ．４ Ｄｅｃ．２０１ １ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７ｌ一９８９１．２０１１．０４．０１８ 基于反激式变换技术的升压高压充电电源研制 陈景忠 （扬州工业职业技术学院 电子系，江苏 扬州 ２２５１２７） 摘要：文章分析了单端反激式变换器的工作原理，介绍了基于反激式电路的升压高压电源的设计方法，并针对此 升压高压充电电源，采用新型磁性材料，对开关电源变压器特性进行了绕制试验。试验表明，该电源电路工作稳定可靠， 转换效率高，对新型电源的设计开发具有参考借鉴意义。 关键词：单端反激式变换器；电感储能；ＭＸＤ。２０００铁氧体磁性材料 中图分类号：ＴＭ４０２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７１．９８９１（２０１１）０４．００６２．０３ ０ 引言 在高频开关电源功率转换电路中，单端变换器分为反激式和正激式两种，它们与双端变换器（推挽式、半 桥式、全桥式）的区别在于其高频变压器的磁芯只工作在第一象限，即处于磁滞回线的一边。【”单端反激式 变换器工作时，原边主功率开关管与副边整流管的开关状态相反。当加到原边主功率开关管ＶＴ１的激励脉 冲为高电平时，ＶＴ１导通，副边整流管Ｄ１截止。直流输入电压加在原边绕组ＮＰ两端，此时变换器储存能 量。当驱动脉冲为低电平时，ＶＴ１截止，副边整流管Ｄ１导通，变换器向负载释放能量。高频变压器在开关工 作过程中，既起变压隔离用，又是电感储能元件，故单端反激式变换器是一种“电感储能式变换器”，它特别适 用于升压电源等应用场合。 １单端反激式变换器工作过程 单端反激式变换器工作过程如图１所示。 圈１旱端反撖式变换嚣 在ＶＴ１导通期间，输入电压 加在原边绕组ＮＰ两端，原边电流Ｉ 的计算如式（１）所示；ＶＴ１导通结束 时，原边电流幅值Ｉｐ：的计算如式（２）所示；副边绕组电压ＶＬＳ如式（３）所示： ｖｉ，ａｆ （１） Ｉ， ｐ，２ ｐｔ：￣ ｏ，＋Ｉｐ，ｌ 收稿日期：２０１１—０６—２５ （２２） 作者简介：陈景忠（１９６５一），男，江苏扬州人，扬州工业职业技术学院电子系副教授，硕士。 第４期 陈景忠：基于反激式变换技术的升压高压充电电源研制 式ｌ中Ｌ为原边电流， 为输入电压，Ｌｐ为初级电感量；式（２）中 为导通时间， 为截止时间，Ｌ为次边 电流，Ｉ口。为原边起始电流；式（３）中Ｌｓ、Ｌｐ分别为次级、初级电感量。 当ＶＴ１从截止转向导通，释放后剩余能量将转移回初级，此时副边电流有： ｒ （４） （５） （６） 在原边电流处于临界，非连续状态时，导通和截止期间内，伏秒数相等。其中，Ｎ 为原边绕组匝数，Ｎｓ 为次边绕组匝数，Ｄ为工作波形占空比，ＲＬ为负载量，则有式（７）、（８）成立。 ｉｗ．ｔｏ．＝Ｎ ｐ ｔＶｏ ｏ￣Ｖ ，＝ 。 （７） （８） 其中，Ｄ、ｔｏｎ、ｔｏ 如式（９）、（１０）、（１１）所示： Ｄ：等 √Ｒ／型 ￡ （９） （１ｏ） Ｗｉｎ．ｆｏ ＝ Ｎｓ√凡ｐＴ１２Ｌ（１１） ２反激式升压高压充电电源电路原理 屉激式升 高乐充电申．源申．足备如图２所示 图２ 反激式升压高压充电电源电路图 当继电器Ｋ１得电动作后，输入电源 通过电阻Ｒｌ、继电器Ｋ２触点１．２、晶体管ＶＴ１、电阻Ｒ５通道提供 基极偏置电流，变压器初级绕组电流开始增加，辅助绕组感应电压经Ｒ２、二极管ｖ３提供一加速电流给 南通航运职业技术学院学报 ＶＴ１，加速其导通。此时变压器储存能量Ｅ如式（１２）所示，而次级整流二极管Ｖ５截止。当变压器初级电流 增加到最大值Ｉ 初级电流不再增加，感应电压极性反转，为上负下正。次极感应电压极性变成上负下正后， 整流管Ｖ５导通，开始给Ｃ４充电。充电电压Ｖｃ 如式（１３）所示： Ｅ＝ １ Ｌ ２ （１２） １ （１３） ｃ４Ｉ 』 ｄ 同时，Ｒ５作为电流取样电阻，检测变压器初级电流的幅值，当达到Ｖ ＝Ｒ ．Ｉｐ２时，ＶＲ５经Ｒ４使ＶＴ２导通， 将ＶＴ１基极电流分流，ＶＴ１由导通变截止。当次极电流下降时，晶体管ＶＴ１将由截止变为导通，变压器在此 期间再储存能量，进入下一个循环周期。电容器Ｃ４电压逐渐升高，当它电压升到设定电压值，经取样后，集 成比较器电路Ｎ１：３脚取样电压大于２脚基准电压（由电源经电阻Ｒ１３、二极管Ｖ８提供）时，集成电路Ｎ１：７脚 为低电平，继电器Ｋ２得电动作，切断输入回路，停止充电。 本电路变压器是关键元器件，它绕制的质量直接关系到电路的稳定及变换效率的高低。变压器磁性材 料采用了ＭＸＤ．２０００铁氧体材料进行了实际绕制，原副边电感量分别为１．３５ｍＨ和４０１ｍＨ。试验结果表明 该升压高压充电电路升压效果较好，充电速度快，转换效率高。 ３结束语 通过对单端反激式电路的理论分析以及对具体反激式升压高压充电电源的工作原理介绍及试制，提出 了一种反激式升压充电电源的设计思路，并最终实现了快速升压充电，电源电路工作稳定可靠，转换效率 高。目前该电源已批量生产，为新型电源的设计开发提供了参考。 参考文献： 【１】刘胜利．现代高频开关电源实用技术【Ｍ】．北京：电子工业出版社，２００１ 【２】赵效敏．开关电源的设计与应用【Ｍ】．上海：上海科普出版社，１９９５． Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｂｏｏｓｔｉｎｇ Ｈｉｇｈ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｈａｒｇｉｎｇ Ｓｏｕｒｃｅ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ Ａｎｔｉ－Ｉｎｃｅｎｔｉｖｅ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ＣＨＥＮ Ｊｉｎｇ－ｚｈｏｎｇ （Ｄｅｐｔ．ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，Ｙａｎｇｚｈｏｕ Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｙａｎｇｚｈｏｕ ２２５ １２７，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｔｈｅ ｐａｐｅｒ，ｔｈｅ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ｓｉｎｇｌｅ－ｐｏｒｔ ａｎｔｉ－ｉｎｃｅｎｔｉｖｅ ｃｏｎｖｅｒｔｅ￣ｉｓ ｍａｉｎｌｙ ａｎａｌｙｚｅｄ，ｍｅａｎｗｈｉｌｅ ｈｅ ｔｗｉｎｄｉｎｇ ｔｅｓｔｓ ｏｆ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｆｏｕｒ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｒｅ ｃｏｍｐｌｅｔｅｄ．Ｉｎ ａｄｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｗａｙｓ ｏｆ ｔｈｅ ｃｈａｒｇｉｎｇ ｐｏｗｅｒ ａｒｅ ｉｌｌｕｓｔｒａｔｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｓｉｎｇｌｅ—ｐｏｒｔ ａｎｔｉ—ｉｎｃｅｎｔｉｖｅ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒｓ；Ｅｎｅｒｇｙ ｓｔｏｒａｇｅ ｂｙ ｉｎｄｕｃｔｏｒ；ＭＸＤ－２０００ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｍａｔｅｒｉａｌｓ
