反极性变换器电路的获得

反极性变换器最初是一种为了获得反极性电压而产生的开关型变换器。

接下来看看如何获得反极性变换器的思路｡在不清楚反极性变换器是什么样的电路之前,可以将反极性变换器看成是一个方框｡这个方框的左侧就是输入,方框的右侧是输出,如图1-1｡

为了能更直接地理解反激式变换器电路获得的思路,图11-图18电路的输出电压极性为电路的实际极性。

图1-1中可以看到:由于反极性变换器的输人与输出之间时电压是反向的,如果不加以阻止,电源适配器电流就会直接从输入端流向输出端,而且输出电压也将不再是反极性的, flyback变换器也将会流过不允许的反向电流｡这样就需要一个反向电流阻塞元件来阻止这个反向电流｡

阻止反极性变换器反向电流最简单的办法就是采用具有单向导电器件接入反极性变换器的输入与输出之间｡这个阻止反向电流的元器件应接在反极性变换器的输出一侧｡单向导电的元器件很容易会想到是二极管｡接人二极管,如图1-2所示。

接下来会看到,输入电流与输出电流是相向的,很显然,输入电流将无法输送到输出,输出电流也无法接受输入电流的方向｡为了解决这个问题需要一个元器件来调和两个电流之间的冲突｡

接下来需要考虑的是这个元器件调和输入､输出电流方向的元器件放置的位置｡很显然,这个元器件应该是输入电流流向和输出电流流向兼容的位置,如图13所示｡

由于电源适配器电流没有输送到输出,因此电源适配器不可能像降压型变换器那样可以直接向输出提供电能,因此需要一个能量转换元器件,将电源适配器的输人能量储存起来,然后再将所储存的能量送到输出｡

能起到能量传递作用的元器件可以是电源适配器(电压源或电流源),也可以是无源的储能元器件(电容或电感),电源适配器当然不允许出现在反极性变换器内部,要不然用反极性变换器做什么用呢?因此只有无源的储能元器件,即电容器和电感器。

先看采用电容器是否可以｡电路如图1-4所示。

尽管电容器的电流是可以双向的,但是,由于电容器在向外释放储能的放电过程中不可能实现电压极性反向,因此电容器的储能也不可能释放到输出｡因此,利用电容器的思路变得不现实｡

利用电感作为能量转换元器件又会怎样呢?是不是也不适用?应用电容器不可能的原因是电容器的电压不能反极性｡需要清楚的是电感在释放储能状态下电流是不能反向的,｡但是电压是可以反向的｡电感电压的方向表明:如果原来电感是吸收能量的,在电感电压极性反向后则表明电感由吸收能量变为释放能量。

而反极性变换器的输入电压与输出电压正是要反极性的,因此电感作为能量转换(传递)的元件是适合的｡电感在电路中的位置如图1-5所示。

电感作为能量转换元器件时就会存在电感的储能期和电感的释放储能期｡在电感释放储能期,电感向输出释放储能或者说向输出提供电能,但是在电感储能期,电感是不能向输出提供电能的,那么输出所需要的电能从哪来呢?总不能让负载一会儿有电,一会儿又没电｡解决这个问题又还需要一个储能元器件,这个储能元器件需要端电压尽可能地不变或变化很小,电容器正好符合这一要求,因此在反极性变换器的输出端一定要并联一个支撑电容器或者称为输出滤波电容器,如图1-6所示｡

图1-6电路中还缺少一个元器件,这将是反极性变换器电路获得思路的最后一个问题这就是在最后剩下的位置接上一个开关管｡电路如图1-7所示｡

由于实际的直流电源适配器存在比较大的寄生电感,因而不能提供交流电流,因此在实际应用中还要在反极性变换器的输入端接上一个旁路电容器吸收来自负载的交流电流成分,这样才能得到适用的反极性变换器电路,如图1-8所示｡