反激式转换器

注意：本实验设计将输出电压限制在 50V DC 以下。仅可使用此处给定的占空比、频率、输入电压或负载。

本实验将使用 HiRel Systems 公司提供的 DC-DC 转换器板。http://www.hirelsystems.com/shop/Power-Pole-Board.html

有关该电路板操作的信息可在此系列视频“HiRel 电路板简介”中找到。

此处展示的步骤适用于任何可在原型板、面包板或印制电路板上搭建的简单反激式转换器电路。

1. 板卡设置：

1. 将 ±12 信号电源连接至“DIN”连接器，但保持“S90”处于关闭状态。
2. 确保 PWM 控制选择器处于开环位置。
3. 将直流电源设置为 16 V。目前先不要将其输出连接到电路板。
4. 在连接负载电阻之前，将其调节至 10 Ω。
5. 使用下侧 MOSFET 和反激式磁性电路板搭建图 3 所示电路。
   1. 注意匝数比 N₁/N₂=2。
6. 将“R_L”连接在“V2+”和“COM”之间。
   1. 实验过程中切勿断开负载，否则升压变换器可能变得不稳定，导致电路板损坏。
7. 确保 MOSFET 选择（下侧 MOSFET）、PWM 选择及其他设置的开关阵列配置正确，以实现图 3 所示功能电路。

图 3．反激式转换器电路

2. 调整占空比和开关频率

1. 将差分探头连接至下管MOSFET的栅极与源极之间。
2. 打开“S90”开关，示波器屏幕上应出现开关信号。
   1. 调节信号时间轴，使屏幕上显示两到三个周期。
   2. 调节频率电位器，使频率达到100 kHz（周期为10 µs）。
3. 调节占空比电位器，使占空比达到50%（导通时间为5 µs）。

3. 可变输入的反激式转换器测试

1. 将已设定为 16 V 的输入直流电源连接至“V1+”和“COM”。
2. 连接一个普通探头以在“CS1”处测量输入电流。确保接地连接器连接至“COM”。
   1. 将差分探头跨接在负载两端。
   2. 捕获波形，并测量输出电压的平均值、输入电流的峰值以及输入电流的平均值。
   3. 记录直流电源上显示的输入电流和电压读数。
3. 将输入电压调整为 11 V、13 V 和 15 V。
   1. 对每个电压值重复上述步骤。
4. 断开输入直流电源，并将其输出调整至 16 V。

4. 可变占空比反激式转换器测试

1. 将普通探头连接至下管MOSFET的栅极与源极两端。
2. 将差分探头连接至负载两端。
3. 将输入直流电源连接至“V1+”和“COM”端口。
4. 采集波形，并测量输出电压的平均值以及栅源电压的导通时间（即占空比）。
   1. 记录直流电源上的输入电流和电压读数。
5. 将占空比分别调节至10%、25%和40%，对这三个占空比值重复执行上述步骤。
6. 将占空比重置为50%。
7. 断开输入直流电源。

5. 可变开关频率反激式转换器测试

1. 在“CS1”处连接普通探头以测量输入电流。
2. 将差分探头跨接在负载两端。
3. 在第二台示波器上，使用普通探头观察栅源电压，并根据需要调节开关频率。
4. 将输入直流电源连接至“V1+”和“COM”端子。
5. 将开关频率调节至 70 kHz。
6. 从第一台示波器捕获波形，并测量输入电流峰值和输出电压均值。
   1. 从第二台示波器记录频率和占空比，但不捕获其波形。
   2. 记录直流电源上的输入电流和电压读数。
7. 将开关频率分别调节至 50 kHz、30 kHz 和 10 kHz（若无法达到 10 kHz，则调至可实现的最低值）。
   1. 对上述三种开关频率中的每一种，重复执行前述步骤。
8. 关闭输入直流电源和“S90”开关，然后拆卸电路。