单端反激电路在逆变电源中的应用分析

周若林赵应春

（1.重庆大学电气工程学院，重庆 400044；2.国网重庆市电力公司检修分公司，重庆 400039）

单端反激电路在逆变电源中的应用分析

周若林1赵应春2

（1.重庆大学电气工程学院，重庆 400044；2.国网重庆市电力公司检修分公司，重庆 400039）

摘 要：单端反激电路的结构形式多样，在其运行过程中具有稳定可靠、安全性高的特点，这使得其在一遍电源中具有广泛的应用，本文就主要对逆变电源中各种单端反激电路的结构形式及其应用进行简单分析。

关键词：单端反激电路；逆变电源；回馈技术

逆变电源通常是由两级组成，其中前级的DC/DC电路的主要功能是将电池的电压转换成350V左右的直流电压，后级DC/AC电路的主要功能是将350V的直流电压转换为220V的交流电压，在这些逆变电源中，前级电路通常所供电压比较低，但是输入的电流比较大，这会导致功率管导通压降高，损耗比较大，导致电源的效率比较低，其电路形式多种多样，其中的单端反激电路具有效率高、控制方便、电路简单的优点，本文就主要对其中的单端反激电路予以简单分析。

一、逆变电源中的常规单端反激电路的结构

相对于其他形式的单端反激电路，常规形式的单端反激电路的导通压降比较高，损耗比较大，这会导致其可靠性与效率降低，并且该电路还具有一个明显的缺陷就是：当功率管VT截止时，变压器初级的反峰能量容易被R1、C1及VD1所组成的吸收电路所消耗掉，并且在输出功能相同的情况其损耗是比较大的，该单端反激电路的结构图如图1所示。

二、逆变电源中的多管并联的单端反激电路结构

多管并联的单端反激电路最主要的特点是其主功率电路应用了四只功率管并联，这使得在每个功率管上通过的电流仅为应用单管时的1/4，那么这会直接将功率管的导通压降下降至单管应用时的1/4，这能够有效的减少功率管上的消耗，使得功率管的效率明显提升，其结构图如图2所示。

图1 常规的单端反激电路结构图

三、逆变电源中的应用能量回馈技术的单端反激电路结构

应用能量回馈技术的单端反激电路主要由电感L1、电容C2、二极管VD1、二极管VD2共同组成了变压器的初级反峰吸收电路，这会导致输入电容C1上反馈大部分的反峰能量，对于减少能量损耗，提升电路工作效率具有非常重要的作用，其电路结构图如图3所示，波形图如图4所示。

图2 多管并联的单端反激电路结构图

对该电路的工作原理进行简单分析：（1）t0～t1阶段的工作原理表现为：当处于t0时刻时，功率管截止，功率管输出电容C0、电容C2、漏感Lk、初级电感L开始谐振，这能够促使C2上的电压值快速的达到U0（N1/N2），之后次级二极管会导通，并会将初级电压钳位到U0（N1/ N2），并且初级电感L会退出谐振，直到t1时刻Ik的值变为0，并且C0与C2上的电压值会达到最大，也就是说开关管电压US会达到最大值（UIN+Uc2MAX）；（2）t1～t2阶段，功率管输出电容C0、电容C2、漏感Lk会继续谐振，并且电感L1会参与到谐振当中，这时C0与C2会回馈给输入电容C1一定的能量，并且会为L1补充相应的能量，一直到t2时刻谐振停止，这时C2电压值又会下降至U0（N1/N2）；（3）t2～t3阶段，当t2时刻到来时， 电感L1会向输入电容C1中回馈能量，这时C2上的电压值会被钳位在U0（N1/N2），开关管C0上的电压值为UIN+U0（N1/N2），并且二者的值在t3时刻到来之前，不会出现变化，直到L1中的能量释放完毕；（4）t3～t4阶段，在该阶段中， 由于开关管是完全截止的，因此C0与C2上的电压会继续保持不变；（5）t4～t5阶段，功率管在处于t4时刻时，已经导通，这时电压US会开始下降，C0会通过开关管开始放电，并且能够在短时间内放电完毕，这时L1与C2会开始谐振，也就说把C2中的能量转移到L1中，当处于t5时刻时，L1中的电流会达到最大值，这时功率管完全导通；（6）t5～t6阶段，处于t5时刻时，L1主要是通过VD1与VD2为输入电容C1回馈能量，并会给C2充电，使其值达到-UIN；（7）t6～t7阶段，在该阶段中，功率管继续处于完全导通的状态。

图3 初级反峰吸收电路

上述过程中就是应用能量回馈技术单端反激电路的一个完整的工作周期，从其工作过程中可以看出，变压器漏感中的能量大部分会被回馈至输入电容C1中，这会直接提升电源效率，具有良好的应用价值。

四、多路输出单端反激电源

单端反激式变换器的电路通常是由输入整流滤波电路、输出整流滤波电路、功率变换电路等组成，其系统结构图如图5所示。

从图5中可以看出，PWM控制电路与单端反激式变换电路是其主要的两个组成部分，在开展该开关电源的设计过程中，最主要的目的是为了能够将输入的交流电经过整流滤波之后的直流电压转换成为5V及±15V的三路输出，以便于其能够很好的实现对负载的供电，在实施控制的过程中，其控制思路主要表现为：将电流反馈部分加入到电压反馈的大闭环中，以便于其能够参与到动态调节中，从而形成有效的双环控制，在实际应用中，其具体的操作步骤为：对电压信号与电流信号进行采集之后，应用PWM控制器来对开关管的通断实施控制，然后对变换器中的峰值电流实施调节，以便于有效的改善输出电流，使其能够很好的满足设计要求。

在该系统中应用 了电压电流双闭环控制，当整个电路正常工作时，UC2844的供电是通过反馈绕组来实现，并且会将反馈电压通过分压电阻之后送入到UC2844中，在将其与基准电压实施比较之后，再通过误差放大器进行放大处理，将输出信号与电流反馈环的反馈信号进行比较之后，再对占空比进行调节，这能够有效的保持输出电压的稳定，在实际的应用中，应用这种控制方式，能够有效的解决负载电流变化率较高的问题，这不仅有利于提升系统运行的安全稳定性，同时还能够有效的提升系统的动态响应速度，具有良好的应用效果。

结语

在实际的应用中，电池供电或者是发电机供电的低压输入逆变电源，大多应用的是单端反激多管并联及能量回馈技术实现的前级DC/DC 该种形式的前级与其他形式的前级相比具有可靠性高、效率高、控制方便、电路结构简单等诸多的优点，这使得其在实际应用中具有良好的应用性能，本文就主要对逆变电源中各种不同形式的单端反馈电路的结构形式进行了简单分析，对于实际的逆变电源的设计具有一定的参考价值。

参考文献

图4 初级反峰吸收电路波形图

图5 系统结构示意图

[1]王海.单端反激电路在逆变电源中的应用[J].电源技术应用，2010（15）.

[2]赵涛，刘汉，黄家才，徐开芸.电流模式DCM反激变换电路的建模和设计[J].电源技术，2014（11）.

中图分类号：TM46

文献标识码：A