推挽变换器在LED驱动电源设计中的工作原理解析
"该文档是关于LED驱动电源设计中DC-DC变换器原理的第三部分,特别是推挽变换器的工作原理和相关波形分析。内容涉及开关管、整流管、续流二极管以及变压器的工作状态,并提到了直流偏磁问题和推挽变换器的缺点。" LED驱动电源设计中的DC-DC变换器是一种关键的电力转换组件,用于调节输入电压以适应LED负载的需求。推挽变换器是其中的一种类型,它由两个开关管(Q1和Q2)组成,交替导通以控制电能传输。这种设计允许电源在正负半周期内均向负载提供能量,从而实现高效率的电压转换。 在推挽变换器中,Q1和Q2的开关动作使得变压器的初级绕组交替产生磁化和去磁,从而在次级绕组上感应出所需电压。当Q1和Q2关断时,续流二极管(DFW)起到保持电感电流连续的作用,避免电流突变。如果没有续流二极管,电流将通过DR1和DR2,导致变压器副边绕组的磁势不平衡。 在有续流二极管的情况下(图5-25b),二极管上的电压等于电感电流峰值与二极管恢复电压之和。而开关管Q1和Q2上的电压等于输入电压减去其自身的导通压降。整流管DR1和DR2上的电压取决于输入电压和负载电流。电感电流的平均值等于负载电流,且因为Q1和Q2的轮流导通,其脉动频率为开关频率的两倍。 直流偏磁是推挽变换器面临的一个重要问题。由于电路不对称,如开关管的通态压降差异或开通时间不同,会在变压器原边产生直流偏磁电压。这可能导致变压器铁芯的单向饱和,增加磁化电流,对器件造成损害。 推挽变换器的缺点包括易发生直流偏磁和对功率开关耐压的要求较高。为了应对输入电压的波动和截止瞬间的电压尖刺,功率开关必须能承受至少是输入电压两倍的峰值电压。在实际应用中,还需要考虑到安全余量,这意味着功率开关的耐压至少是输入电压的1.4倍(假设输入电压波动±10%,尖刺限制在输入电压的±20%,并预留20%的余量)。 总结来说,DC-DC推挽变换器在LED驱动电源设计中扮演着重要角色,但需注意直流偏磁问题以及选择适当耐压的功率开关以确保系统的稳定性和可靠性。理解这些工作原理和潜在问题对于优化LED驱动电源的设计至关重要。
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