返馳式轉換器 Flyback converter

返馳式轉換器Flyback converter 關鍵字：轉換器、交換式電源供應器、返馳式

摘要 • 本文先探討返馳式轉換器其動作原理，再來進行連續導通模式、不連續導通模式穩態模式分析與討論。最後由IsSpice模擬與分析驗證其正確性。

大綱 • 電路架構 • 動作原理 • 連續導通模式之穩態分析 • 非連續導通模式之穩態分析 • 返馳式轉換器變化型式 • IsSpice模擬與分析 • 結論 • 參考文獻

電路架構 • 降昇壓轉換器變化至返馳式轉換器之過程

動作原理 • Mode 1(0≤t<DT):Q on • Mode 2(DT≤t<T):Q off

連續導通模式之穩態分析(1/2) 【Mode 1(0≤t<DT)】

連續導通模式之穩態分析(2/2) 【Mode 2(DT≤t<T)】

轉移函數(CCM) 根據伏-秒平衡

臨界電感(1/2) 由(1)、(2)

臨界電感(2/2) 由上述方程式可求得

輸出電壓漣波

非連續導通模式之穩態分析 【Mode 3(D1T≤t<T)】

轉移函數(DCM)

臨界電感

Flyback變化型式Ⅰ(雙開關)  VQ的耐壓需求變小(VQ=Vin) 增加電路成本與複雜度(Q2, D1, D2)

Flyback變化型式Ⅱ(多組輸出)  提供額外電源 適合低功率應用 增加電路成本與複雜度(Q2, D1, D2)

IsSpice模擬(參數設定) • 臨界導通模式（BCM）

BCM電流波形(Lp,B=1.19mH) 0.2A 0.2A 2A

CCM電壓波形(Lp=5mH) 3.5V 100V 54V 4V -42V -4V

CCM電流波形(Lp=5mH) 0.4A 1A 0.6A 0.1A 0.1A 60mA 0.6A -0.4A

CCM電壓波形(Lp=2mH) 50V -40V 4V 3.5V -5V 80V

CCM電流波形(Lp=2mH) 0.4A 1.4A 140mA 40mA 1A -0.4A 140mA 30mA

DCM電壓波形(Lp=0.6mH) 120V 50V 6V -60V -4V 5.5V

DCM電流波形(Lp=0.6mH) 0.4A 0.4A 0.7A 4A 3A

DCM電壓波形(Lp=0.1mH) 200V 50V -120V 14V -4V 13V

DCM電流波形(Lp=0.1mH) 2.2A 2.2A 22A 20A 1.6A

結論 • 於CCM時，其輸出電壓不隨激磁電感改變 • 於DCM時，其輸出電壓會隨激磁電感減少而增加 • 於CCM下，開關導通時有突入電流產生 • 因無輸出電感，使得電路成本與複雜度降低

參考文獻 • 高頻交換式電源供器原理與設計梁適安編著 • 電力電子學王順忠編譯 • “Power Electronic Circuits”, Issa Batarseh,

報告完畢 敬請指教

返馳式轉換器 Flyback converter