关于电源隔离的一些基本知识 ,有好多专家和大咖或专业电源书籍,已经有很多人介绍了。本文从认识反激电源FlyBuck拓扑隔离 ,简单地对具体的电源的隔离做一些介绍。
那么这里大家看到是一个典型的电路图。
左边是常用的输入电源,我们最常见的是一个AC电源,右边是一个负载。就是我们各种家用电器以及各种直流负载。实际上, 因为输入电压是比较高的,然后输出是用户最有可能接收到这个负载的,所以说,如果输入输出端没有断开的话,对输出端的使用者安全性有一个很大的威胁 ,所以在我们的安规里面,规定在输入和输出端, 必须做一个定向的隔离 。
作为一个定向的隔离,我们的方式有多种;常见的是下面三种。
如下图是最常见是磁性的隔离方式,还有电容性的隔离方式,以及光的隔离方式。
下面是一个典型的隔离的原理图 。
从图里面我们可以看到有三种隔离方式,第一种最常见的是我们的变压器 。即采用的是磁隔离的方式。
第二种是一个横跨在原边和副边的之间的电容,采用一种电容性的隔离方式。第三是作为一种反馈应用的光,我们从副边发送过来的一个电流传信号,通过光传到原边,由原边来做控制速度开关的一个参考信号。
那么原理图里面这根黑色的虚线就是, 隔离原边和副边之间的这条虚线,我们通常都会称它为一个隔离。
下图对于各种电源中常见隔离拓扑的简单分类
对于各种常见的隔离拓扑
从对于电源的各种常见隔离拓扑分类看, 都是按照一个简单的经验 ,根据不同的应用功率, 来采用合适的隔离拓扑。
比如小于100W场合, 常用的各种适配器的场合, 即用反激变换器的拓扑地方 ,对于小于10W的负载电源的功耗, 用一个FlyBuck拓扑,如果功率更大的,如100W~250W之间 这时候用一个正激拓扑比较合适, 如果功率更大 在250W~500W 时,半桥是一个选择 ,如果功率再往上走, 比如400W以上到1000W以下这个时候全桥是一个比较好的选择 。
下面的这个图是我们常见的FlyBack
FlyBack就是我们常用的各种电源,手机的适配器就是最常见的一种模式,它的最大的特点是它很简单,我们从电源图中可以看到 它基本上有三个主要的元器件,我们的主开关管Q1,整流二极管D1,这时候可以看到整个系统非常简单,它主要的功率源就是主管开通的时候 ,它能够把输入端的能量储存在变压器中,然后当主管关断的时候,能量通过副边的D1传到副边去,反激变换器的一个重要的工作特点 。
我们可以从电源工作的时序图看一些具体的关断过程。
Q1开通是对应于我们最上面这个,会有一个系统电压,这时候Q1是导通的,会有一个电流流过,这时对于副边来说因为D1负向打压,所以D1这时是一个阻断的,看到一个回路是从输入端 经过原边的绕组,经过我们的Q1 进行电流的一个回路 。
我们看到右边的图,阴影的部分,如果这个时候如果进入off键就是Q1关断之后,我们第一因为迫使它D1导通
进入了off的阶段,从右边的图可以看到,在off的阶段的时候,副边会有一个电压,直接输出到输出电容上。
下面说一下一个隔离电阻拓扑,如下图
是一个Fly-Buck,跟前面的FlyBack有些类似,但它最主要是用于最常见的给各种显示屏幕供电的buck电路中。
这个图是Fly-Buck的简单的电路示意图,如果我们忽略掉上面这块,就是D1跟Ns这块的一个辅助的输出绕组的回路来说,就是在有Ci 、Q1、 Q2 、Np还有是Co1 。
其实这个是非常典型的同步整流的典型 Buck电路。
我们可以看到同步整流的Buck电路在Q1开通的时候,是一个典型的充电模式,对于副边,我们的Ns Np是处于一个新的状态 ,这时候D1是处于截止状态,所以我们的Buck电路处于正向充电的过程,这个状态刚好对应于我们右边这个波形 Vg1处于On的状态, 如果Q1关断了之后 Q1不再打开,因为是同步整流电 Q2 就会做一个互补的开关,这个时候就有了。
因为Q2处于导通状态的时候,在Np上输出电感的原边绕组上,基本上会产生一个非常小的电压,这时产生一个正向的电压,迫使D1导通,这时副边的辅助绕组上Ns 是上就会产生一个Ns经过D1输出 ,形成一个整个电流回路。
在D1上有一个电流流动的,同样如果流动在Ns上的电流,因为极性相反,会折射到Np上,就产生一个负向的电流。
所以,我们可以看到原边Np上的电流是Q2的续流电流,加上D1的正向电流,折射到我们的Np上的电流。整个过程就是一个典型一个定向的隔离产生效果。
常见的反激电源及FlyBuck拓扑的隔离,采样磁隔离的方式时,电源中的变压器漏感是一个非常关键的参数,反激电源变压器漏感是一个非常关键的参数,反激式指在变压器原边导通时副边截止,变压器储能。原边截止时,副边导通,能量释放到负载的工作状态。
作者:电子阔少 来源:面包板社区