反激变换器从工作模式到特征总结全解析

关键词：电源设计,反激变换器,特征,总结

时间：2014-05-21 13:05:24      来源：中电网

电子工程师在进行电路设计时，总会有反激电路设计，看到了很多，因此想具体的看看反激电路到底是个什么样的，下面是大师级对反激变换器从工作模式到特征总结全解析，带您进入电源设计。

一.先来认识一下反激变换器

1.反激基本电路：

2.工作原理：

变压器的一次和二次绕组的极性相反，这大概也是Flyback名字的由来：

a.当开关管导通时，变压器原边电感电流开始上升，此时由于次级同名端的关系，输出二极管截止，变压器储存能量，负载由输出电容提供能量。

b.当开关管截止时，变压器原边电感感应电压反向，此时输出二极管导通，变压器中的能量经由输出二极管向负载供电，同时对电容充电，补充刚刚损失的能量。

3.反激电路的演变

可以看作是隔离的Buck/Boost电路:

4.在反激电路中，输出变压器T除了实现电隔离和电压匹配之外，还有储存能量的作用，前者是变压器的属性，后者是电感的属性，因此有人称其为电感变压器，有时我也叫他异步电感。 二.Flyback的工作模式:

1.DCM(discontinuous current mode)&CCM(continuous current mode)

根据次级电流是否有降到零，反激可以分为DCM和CCM两种工作模式。两种模式有其各自的特点。下面两种工作模式时的波形(理想波形)。

3.工作模式：

1)电压电流波形

2)用电感变压器模型来标示工作工作过程；也可以原副边分开讨论，用电压源来代替中间的转换。

4.波形震荡的来源：

1)开关管关断时的震荡来源于漏感;

2)断续时的震荡，主要原边电感了，因没有了反射电压嵌位。我们可以把反射电压当作一个电压源。

5.实际不理想时开关管所承受的电压是什么样的？

(1)开关管电压分为几部分：

Vds=VDC+VRo(N*Vo)+Vlk
b. (2)VDC没有什么好解释的；VRo是因原边开关管关断副边二极管导通，输出电压通过变压器反映到原边的电压(N*Vo)；除了变压器制约住的电压还有制约不住的漏感电压Vlk，既然是漏感电压，当然和变压器的漏感有关系了。

c. (3)如果来限制漏感电压那，RCD吸收钳位电路，利用电容吸收，靠二极管钳位，通过电阻把漏感能量消耗掉。设计的原则是让RCD能够消耗掉漏感能量，发挥该有的作用，但又不能过猛成为原边一个吃激磁电感能量负载。 6. 变压器，电压电流波形，二极管反向恢复：

1)反激的变压器与其说是变压器莫如说是电感，但我们又不能否认它是变压器;

2)变压器都会存在或多或少的漏感，相对于原边变存在，相对于复边亦存在;

3)电压波形的两处震荡：

a.CCM模式时，只有开关管关断时,由于漏感引起的震荡(Lk和C);

b.DCM模式时，还有副边电流为零，原边电感失去NVo嵌位，引起震荡(Lm和C);

c.所有的震荡，甚至包含功率转换的基本开关，都是EMI的来源;

4)同时，我们知道二极管存在反向恢复问题：

a.CCM模式，会有该问题;

b.DCM模式，因电流已将到零了，所以基本不存在这个问题;

三.再谈Vds:

Vds=VDC+VRo(n*Vo)+Vlk;
这个公式我再谈两点：

a.如果还考虑到副边整流管的压降，应该是n*(Vo+VDsec)；因VDsoec很小，忽略了，前提是n不大时。

b.在我们设计时，输入电压和输出电压是定下来，我们无能为力，但是匝比是我们自己设计的。有时候，我们为了迁就选择标准的管子，我们电压偏高时，就要来轻微的调整匝比来满足我们的设计。

四. 再谈一下断续和连续的问题：

1. 原副边的制约关系:

a. Uo=D/(1-D)Vin 这是Flyback的电压制约公式，这里没有负载参数，说明理论上输出电压不受负载影响，这个最经常出现的公式只是在CCM下成立的奥。

b. 如果在DCM模式下，原边与副边靠的功率守恒来制约，这样输出电压的公式为：

Vo=VinTon*Sqrt(R0/2TLp)

输出电压与负载大小有关系，电压与负载成反比，因此原则上开环不能空载运行的哈，不要忘了呀。

2. 断续和连续的真实波形是怎样的

看看自己对连续和断续是否理解了，加深一下印象哈，我们尝试着去把基本的问题弄懂；其实反激真是很神奇的一个拓扑，简单而又十分高深；对于最基本的问题，我也是了解了其中的30%而已。小功率机种Flybck真是最佳选择，多小那?在LLC没有被人们掌握好之前，200W都有用的，现在75W以上的人们开始考虑用LLC了，效率却是做得更好。

3. 在开关管关断时有来源于漏感的震荡;在转入DCM时也有震荡，但这个震荡是主电感在震荡了。我有时根据这个震荡来判断你是DCM还是CCM，这是我自己所采用的方法，不知道对不对哈。 五.再谈Flyback的变压器

1.在反激电路中，输出变压器T除了实现电隔离和电压匹配之外，还有储存能量的作用，前者是变压器的属性，后者是电感的属性，因此有人称其为电感变压器，有时我也叫他异步电感。

2.Flyback电路没有输出滤波电感，或者更准确的说反激可以没有输出滤波电感，用蔡明的话来讲，这是为什么？我得理解是因第一条，实际上在电流回路中已经有了电感了，所以可以不在有;

3.Flyback的变压器要存储能量，这不是变压器的属性，这是电感的属性;

变压器要存储能量，所以变压器一般要开气息;有的朋友可能对我前面的话不理解，存储能量和气息有什么关系？是因一旦开了气息，能量主要保存在气息中。

六.总结