带隔离变压器的DC/DC单端正激变换电路设计与Simulink仿真

前期已经介绍了4种DC/DC变换电路,这4种电路有一个共同特点:输入输出直接电气连接,之间没有做隔离措施。但是在实际应用中,由于电压等级的变换、安全、系统串并联等原因,开关电源的输入和输出之间需要进行电气隔离。在基本的非隔离DC/DC变换电路中添加变压器,就可以派生出带隔离变压器的DC/DC变换电路。例如,在降压(Buck)变换电路中添加变压器可以派生出单端正激变换电路(Forwad)。下面具体介绍一下带隔离变压器的单端正激变换电路,电路图如图1所示。

电路的工作过程是,当开关管T导通时,变压器原边两端电压的极性是上正下负,与其耦合的复变两端电压的极性是上正下负。因此二极管D1导通,D2关断,电感L1的电流逐渐增加。当开关T截止后,电感L1通过续流二极管D2续流,D1关断,电感L1的电流逐渐下降,且变压器的励磁电流经过绕组L2、D3续流回电源。

当开关管导通后,电感L1电流的增加量

 其中U2是变压器的副边电压,既

其中,N1/N2是变压器的原边和副边的匝数之比。

当开关管T关断后,电感电流L1的减少量为

 在一个开关周期内,电感L1电流的增加量等于减少量,既

 

化简可得电压增益

 

其中,K12是变压器原副匝数之比。

可以看到,单端正激变换电路的电压增益与开关管导通占空比成正比,这和降压(Buck)变换电路是一样的,所不同的是比后者多了一个变压器的变比。

电感L1的计算和电容C的计算

电感和电容C的计算和Buck电路相同,既

注意:实际电感值依然选取临界电感值的1.3倍。

仿真实验

技术指标:输入电压12V,输出电压5V,选择变压器变比1:10,开关管T选择IGBT,开关频率10KHz。

电感、电容、占空比计算

搭建电路模型

 

实验结果

 

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