返驰式变换器

返驰式转换器，是DC-DC转换器的一种工作方式。 它用于在电隔离直流电压的输入端和输出端之间传输电能。 原理上以类似方式工作的反向转换器在两侧之间没有电流隔离。

返驰式转换器可用于低功率初级开关模式电源（小于 250 W，也可作为大型和 PC 电源中的独立备用电源）、电子设备中的电压转换器等。闪光灯装置和电视机显像管中的电压产生，此外，汽车中点火火花的产生就是这方面的例子。

返驰式变换器，用于能量从直流电压转换为另一种电压，要与阻塞振荡器的振荡电路区分开来。

返驰式变换器的原理是将少量能量储存在变压器的磁场中，变压器由理想变压器L1、L2和主电感Lh组成。 xxx阶段是主电感的“充电”，第二阶段是通过次级侧的“放电”。 这个循环以开关频率每秒运行几千次，导致从发电机到消费者侧的准连续能量流。

xxx阶段是开关S闭合的导通阶段，第二阶段是开关S打开的阻断阶段。

在导通阶段 (0...t1)，二极管 D 截止（正极至阴极），只有电流流过主电感 Lh，这是由输入电压 Ue 引起的。 绕组 L2 无电流。 线圈的气隙中会产生磁张力。 在此阶段没有能量传输，输出电压仅由电容器 C 保持。

如果开关 S 打开，则阻塞阶段 (t1...T) 开始。 当开关打开时，电流 I1 突然变为零。 然而，由于电流不能跳过主电感 Lh，它会流经理想变压器，即 L1 和 L2，并通过二极管 D 流向输出端。 在那里它将电容器 C 充电至输出电压 Ua。 当所有能量都流出线圈，即线圈“放电”(t2) 时，该电流线性减小并最终在不连续操作中变为零。 此后，开关再次闭合，导通阶段再次开始，循环再次开始。 到次级侧的实际能量传输发生在阻塞阶段，这就是为什么这个电路被称为返驰式变换器的原因。

非理想线圈的绕组电容也在反相开始时被充电。 在线圈传送其全部电流 (t2...T) 后，存储在那里的能量与线圈一起导致阻尼自谐振振荡（振荡电路）。

实际上，晶体管用作开关 S，开关频率大多超过 20 kHz（刚好高于可听范围以避免噪音），最高选择约 500 kHz - 更高的频率允许使用更小的线圈，但结果开关元件和二极管中的损耗较高。

返驰式变换器中使用的磁耦合线圈类似于变压器。 然而，它们与变压器有很大不同，因为在各个状态之间传输的所有能量都暂时存储在磁场中。 在普通变压器中，由于同时进行功率输入和输出，铁芯中储存的磁能很少。 传统变压器的磁芯没有气隙，而返驰式变压器n的磁芯和线圈一样总是有气隙，其中很大一部分磁场能量被发生的高磁电压储存起来那里。 根据设计，气隙安装在中间肢的区域，例如在 E 芯的情况下，从外面不再可见。

采用基于返驰式变换器原理的开关电源，由于工作频率高，储能变压器仍然比 50 Hz 变压器更小、更轻。 但是，它比其他开关模式电源拓扑中的变压器大； 返驰式变换器不需要额外的储能扼流圈。

返驰式变换器的输出电压取决于负载，原则上是无限的，也就是说，它随着空载、未稳压的返驰式变换器的增加而增加，直到整流二极管、开关管或负载被破坏。

因此，在大多数情况下，有必要对返驰式变换器进行调节。 一个不受调节的返驰式变换器总是在恒定电压下传输相同的功率，即线圈存储的能量乘以工作频率（每秒开/关相数）. 如果返驰式变换器传输的能量超过消费者需要的能量，消费者的电压就会增加。 在简单的情况下，齐纳二极管可以与消费者并联，将多余的功率转换为热量。

测量绕组通常附在扼流圈或储能变压器上进行控制，同时也接管辅助电压供应； 来自该绕组的电压与参考值进行比较。 然后将结果馈送到控制电子设备，重新调整开关频率的占空比。 由于绕组之间的分散比较大，这种形式的控制不是特别好。 但它很简单，并且具有可以同时影响多个输出绕组的优点。 另一方面，对于特别好的控制，您必须将次级侧的输出电压与参考电压进行比较，并通过光耦合器将偏差传输到初级侧（以实现电流隔离——如有必要）或提供良好的控制在每个次级侧。

在准谐振操作中，当存储变压器已放弃其所有能量时，测量绕组用于零电压检测 (ZVD)。 这xxx限度地减少了开关损耗，因为开关过程从下降沿开始，并得到自然谐振的支持。 这意味着转换器永远不会针对其自身的谐振进行切换，从而减少了 EMC 辐射。 进一步的改进是谷底切换，其中切换过程发生在自然振荡的顶点。

另一个优点是返驰式变换器的基本抗短路能力。

关于控制和存储电感的设计，在不连续和连续操作之间进行区分。 断路器的低功率和小占空比会出现间歇性操作：开关晶体管中的电流呈三角形。 在连续运行中，断路器合闸时电感仍然带电，开关中的电流呈梯形（腿在顶部呈一定角度上升）。

为了在市电上操作返驰式变换器，市电交流电压通过整流桥整流并用电解电容器平滑。 在 230 V~ 大约有 325 V− (= Ue)。

储能变压器的中间绕组为初级绕组，L1用于控制器的辅助电压供给，L4用于稳压和确定铁芯磁场变为零的时间。 右边的绕组是次级绕组，有多个抽头以产生不同的输出电压。 该绕组和输出电压与电源电压电隔离。

与其他开关模式电源一样，绕组方向很重要：在右侧的示例电路中，除 L4 之外的所有绕组都按相同方向缠绕，即如图所示。 绕组方向在示例电路图中以绕组开头的星号或点表示。

安全说明：

对于运行期间初级开关模式电源的电气测量，使用隔离变压器来实现与电源的电流隔离是有意义的。

以下是与其他开关转换器拓扑结构相比的优缺点：

优点：

• 结构简单（带返驰式变换器开关电源，无需外加储能扼流圈）
• 所有输出绕组提供输出电压，可根据匝数通过辅助绕组调节
• 通过适度的变压比也可以实现非常高的输出电压，因此次级整流器不必在非常短的阻断阶段阻断比输出电压值高得多的电压（对小型高压发电机有利）
• 非常宽的输入电压范围； 在为不同国家的不同电源电压实施电源组时具有优势（具有宽范围输入的电源组）
• 当断路器在初级侧打开时，返回式变换器仅将其能量传输到次级侧。 当断路器闭合时，次级侧的二极管会阻断。 因此，返驰式变换器基本上都是防短路的。

缺点：

• 主要的电磁兼容性问题
• 由于更高的有效电流负载和磁通量的单极使用，变压器更大。