顺向式变换器

顺向式转换器是电隔离DC-DC转换器的一个实施例，其特征在于能量传输只发生在各个开关元件的导通阶段。 例如，该转换器的应用是开关电源。

与特别适用于低功率的反激式转换器相比，顺向式变换器用于从大约 100 瓦到大约 500 瓦的功率，因为​​它们具有更好的效率。 推挽磁通转换器用于更大的输出。

直流电压 UE 被馈送到左侧的转换器，如下图所示，简化为基本组件。 在开关模式电源应用领域，该电压通常为约 230 V 的整流电源电压，对应于整流后约 325 V 的平滑直流电压。 在实际电路中，开关 S 被设计为开关晶体管，它由控制单元（未示出）控制，开关频率为几 10 kHz 到几百 kHz，并且具有不同的、取决于负载的脉冲宽度。

变压器 Tr 用于电流隔离，并根据匝数比将输入电压转换为次级侧电压。 次级侧整流由二极管 D1 组成，后面是一个与非电隔离降压转换器基本相同的电路部分。 该部分电路用于转换为最终直流输出电压UA，供连接在右侧外侧接线端子上的用电设备使用。 该降压转换器由续流二极管 D2、储能扼流圈 L 和与负载并联的平滑电容器 C 组成。

输出电压取决于负载，必须通过反馈进行调节，反馈作用于开关控制的脉冲宽度。

转换器具有两种状态，这两种状态由开关 S 的状态决定（因此称为“单端”）：

当开关管S闭合时，电流流过变压器Tr的初级绕组，转换为匝数比倒数的电流流过输出侧二极管D1和储能电感L。此时，二极管D2是反向偏置和块。 电流线性增加，因为在存储扼流圈中建立了磁场。 电容器C被充电。 由于该转换器处于导通阶段，能量从初级传输到次级侧，因此它属于正向转换器组。

该状态保持一定时间 ton，之后开关 S 打开，转换器进入阻断状态。

当开关 S 打开时，D1 由于次级电压反极性而阻断。 通过存储电感器 L 的电流是恒定的，并且在阻断阶段通过当时导电的 D2 流动。 与电容器 C 一起，输出电压 UA 保持恒定，除了一个小的残余纹波。

该状态保持一定时间 toff，之后开关 S 闭合，循环再次以导通状态开始。

磁化电流必须使用顺向式变换器保持尽可能小，并且在这个xxx简化的示例中，在阻塞阶段转换为热损失，因为初级侧的电流只在一个方向流动，导致变压器中的直流层。 使用具有高磁导率的磁芯材料并通过避免气隙可以实现较小的磁化电流。 磁通变压器的半个磁芯是表面接地的半个磁芯，用夹具无间隙地压在一起，接触表面没有受到污染。

在给定的工作频率下，也可以通过增加匝数来降低磁化能量，但为了降低铜损，应避免这种情况。 为提高效率，顺向式变压器的变压器通常附加消磁绕组。

在相邻电路图中额外引入的绕组 N2 用于在闭锁阶段对变压器铁芯进行消磁，并将存储在变压器中的能量通过二极管 D1 返回到电源电压或 C1。 如果初级绕组 N1 和退磁绕组 N2 的匝数相同，则导通和截止相位之间的比率（脉宽比）被限制在xxx 50%。

消磁绕组 N2 和 D1 并非功能所必需，但它们提高了效率并降低了开关晶体管 T1 上的电压负载。作为这种绕组的替代方案，变压器的磁化能量也可以使用由二极管、电阻器和电容器组成的捕获电路或在极端情况下仅通过 MOSFET 的雪崩击穿来无风险地进行热耗散。

半桥和全桥正激变换器等推挽式正激变换器不需要自带消磁绕组，但其脉宽比一般限制在50%以内。