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单变压器双晶体管自激振荡变换器

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单变压器双晶体管自激振荡变换器

       图表示了一个非常基本的电流增益限制双晶体管饱和变压器变换器的电路,有时也称作为DC变压器。在这种形式的变换器中,主变压器工作于饱和状态,磁心损耗较大;因此该变压器效率不高。还有,开关晶体管的最大集电极电流与增益有关,并没有特别限定。因此这种形式的变换器更适合于低功率的应用场合,典型的功率是1~25W。

由于工作于全导通方波推挽状态,整流后的输出近乎于直流,因此这种结构可以有比在第14章中讨论的反激变换器高得多的副边电流。因为原边晶体管承受的电压应力至少是充电器电压的两倍,所以这种变换器应该用于较低输入电压的应用场合。

 

 工作原理(增益限制开关)

 图中所示的电路的工作情况如下。

开始导通时,起始电流经R1流向Q1和Q2的基级。此时具有最低V或最高增益的晶体管首先导通,本例中假设Q1先导通。

由于Q1导通,所有绕组的末端为负(起始端为正),来自驱动绕组P2的正反馈使Q的基极更正,而Q2的基极更负。因此Q1将迅速进入全饱和导通状态。

现在充电器电压Vcc加在主变压器左边原边绕组P1两端,Q1集电极中流过的电流是磁化电流加折算过来的负载电流。

在导通期间,磁心的磁通密度向着饱和方向增加,如图中的点S。经过由磁心尺寸、饱和磁通值,和原边匝数所决定的一段时间后,磁心达到饱和状态。

在S1点,H迅速增加,使集电极电流也大量增加。这个过程一直持续到受到Q1的增益限制,这个限制是防止集电极电流进一步增加。在该点磁场H不再进一步增加,将不能维持所需的B的变化率(dB/dt)。结果,原边绕组两边的电压降低,Q1集电极上的电压将上升到充电器电压。

 

随着原边绕组两边的电压降低,P2上的基极驱动电压也降低,Q1将关断。

由于B/H特性顶部限定的斜率(饱和后导磁率),从S1到S2变压器中存在反激作用,因为dB/dt现在为负,所有绕组上的电压将改变方向。这将进一步促使Q1关断,Q2开始导通。

通过反馈作用,Q2导通,Q1关断,工作周期在原边另一半绕组中重复。磁心中的磁通从S2向S变化,又重复关断作用。

注意:关断作用的出现是由晶体管的电流增益限制引起的。由于集电极电流随元件的类型和温度而变化,所以这种限制作用并不是很精确。对于高增益晶体管,在受到增益限制之前就有较大的集电极电流流过。这使开关效率变差,并带来EMI(电磁干扰)问题。还有,如果没有仔细选择正确的(低的)电流增益和额定值,在某些条件下,失去限制的集电极电流可能导致开关元件损坏。


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| 发布时间:2018.10.19    来源:电源适配器厂家
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