反激開(kāi)關(guān)電源

反激式開(kāi)關(guān)電源是指使用反激高頻變壓器隔離輸入輸出回路的開(kāi)關(guān)電源?！胺醇ぁ敝傅氖窃陂_(kāi)關(guān)管接通的情況下，當(dāng)輸入為高電平時(shí)輸出線路中串聯(lián)的電感為放電狀態(tài);相反，在開(kāi)關(guān)管斷開(kāi)的情況下，當(dāng)輸入為高電平時(shí)輸出線路中的串聯(lián)的電感為充電狀態(tài)。與之相對(duì)的是“正激”式開(kāi)關(guān)電源，當(dāng)輸入為高電平時(shí)輸出線路中串聯(lián)的電感為充電狀態(tài)，相反當(dāng)輸入為高電平時(shí)輸出線路中的串聯(lián)的電感為放電狀態(tài)，以此驅(qū)動(dòng)負(fù)載。

反激的原理

反激的工作原理是在D的時(shí)候 原邊將能量存儲(chǔ)在變壓器的勵(lì)磁電感里面(標(biāo)準(zhǔn)反激電路沒(méi)有輸出電感)， 1-D的時(shí)候勵(lì)磁電感釋放能量給負(fù)載和輸出電容供電， 下一個(gè)D周期時(shí)輸出電容維持負(fù)載輸出。

反激式開(kāi)關(guān)電源原理

單端反激開(kāi)關(guān)電源采用的是穩(wěn)定性很好的雙環(huán)路反饋的控制系統(tǒng)，所以它可以通過(guò)開(kāi)關(guān)電源的PWM迅速調(diào)整脈沖占空比，從而在每一個(gè)周期內(nèi)對(duì)前一個(gè)周期的輸出電壓和低級(jí)線圈充磁峰值電流進(jìn)行有效調(diào)節(jié)，達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的。這種反饋控制電路的最大特點(diǎn)是：在輸進(jìn)電壓和負(fù)載電流變化較大時(shí)，具有更快的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度，自動(dòng)限制負(fù)載電流，補(bǔ)償電路簡(jiǎn)單。

正激和反激電路各有其特點(diǎn)，在設(shè)計(jì)電路的過(guò)程中為達(dá)到較優(yōu)性價(jià)比，可以靈活運(yùn)用。一般在小功率場(chǎng)合可選用反激式。稍微大一些可采用單管正激電路，中等功 率可采用雙管正激電路或半橋電路，低電壓時(shí)采用推挽電路，與半橋工作狀態(tài)相同。大功率輸出，一般采用橋式電路，低壓也可采用推挽電路。

反激式電源因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，省掉了一個(gè)和變壓器體積大小差不多的電感，而在中小功率電源中得到廣泛的應(yīng)用。在有些介紹中講到反激式電源功率只能做到幾十瓦， 輸出功率超過(guò) 100 瓦就沒(méi)有優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)起來(lái)有難度。本人認(rèn)為一般情況下是這樣的，但也不能一概而論，PI 公司的TOP芯片就可做到 300 瓦，有文章介紹反 激電源可做到上千瓦，但沒(méi)見(jiàn)過(guò)實(shí)物。輸出功率大小與輸出電壓高低有關(guān)。

反激電源變壓器漏感是一個(gè)非常關(guān)鍵的參數(shù)，由于反激電源需要變壓器儲(chǔ)存能量，要 使變壓器鐵芯得到充分利用，一般都要在磁路中開(kāi)氣隙，其目的是改變鐵芯磁滯回線的斜率，使變壓器能夠承受大的脈沖電流沖擊，而不至于鐵芯進(jìn)入飽和非線形狀 態(tài)，磁路中氣隙處于高磁阻狀態(tài)，在磁路中產(chǎn)生漏磁遠(yuǎn)大于完全閉合磁路。

變壓器初次極間的偶合，也是確定漏感的關(guān)鍵因素，要盡量使初次極線圈靠近，可采用三明治繞法，但這樣會(huì)使變壓器分布電容增大。選用鐵芯盡量用窗口比較長(zhǎng)的磁芯，可減小漏感，如用 EE、EF、EER、PQ 型磁芯效果要比 EI型的好。

關(guān)于反激電源的占空比，原則上反激電源的較大占空比應(yīng)該小于 0.5，否則環(huán)路不容易補(bǔ)償，有可能不穩(wěn)定，但有一些例外，如美國(guó) PI 公司推出的 TOP 系列芯片是可以工作在占空比大于 0.5 的條件下。

占空比由變壓器原副邊匝數(shù)比確定，本人對(duì)做反激的看法是，先確定反射電壓(輸出電壓通過(guò)變壓器耦合反映到原邊的電壓值)，在一定電壓范圍內(nèi)反射電壓提高則 工作占空比增大，開(kāi)關(guān)管損耗降低。反射電壓降低則工作占空比減小，開(kāi)關(guān)管損耗增大。當(dāng)然這也是有前提條件，當(dāng)占空比增大，則意味著輸出二極管導(dǎo)通時(shí)間縮 短，為保持輸出穩(wěn)定，更多的時(shí)候?qū)⒂奢敵鲭娙莘烹婋娏鱽?lái)保證，輸出電容將承受更大的高頻紋波電流沖刷，而使其發(fā)熱加劇，這在許多條件下是不允許的。

占空比增大，改變變壓器匝數(shù)比，會(huì)使變壓器漏感加大，使其整體性能變，當(dāng)漏感能量大到一定程度，可充分抵消掉開(kāi)關(guān)管大占空帶來(lái)的低損耗，時(shí)就沒(méi)有再增大占 空比的意義了，甚至可能會(huì)因?yàn)槁└蟹捶逯惦妷哼^(guò)高而擊穿開(kāi)關(guān)管。由于漏感大，可能使輸出紋波，及其他一些電磁指標(biāo)變差。當(dāng)占空比小時(shí)，開(kāi)關(guān)管通過(guò)電流有效 值高，變壓器初級(jí)電流有效值大，降低變換器效率，但可改善輸出電容的工作條件，降低發(fā)熱。如何確定變壓器反射電壓(即占空比)

TI:UCC28781具有集成 SR 控制的高密度、零電壓開(kāi)關(guān) (ZVS) 反激式控制器

UCC28781是一款零電壓開(kāi)關(guān) (ZVS) 控制器，可在非常高的開(kāi)關(guān)頻率下使用，以最大限度地減小變壓器的尺寸并實(shí)現(xiàn)高功率密度。

通過(guò)直接同步整流器 (SR) 控制，控制器不需要單獨(dú)的 SR 控制器，因?yàn)樗梢灾苯域?qū)動(dòng) SR FET 以最大限度地提高效率并簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)。(對(duì)于隔離式應(yīng)用，需要隔離式柵極驅(qū)動(dòng)器 IC。)

對(duì) ZVS 使用自適應(yīng)死區(qū)時(shí)間控制，可將開(kāi)關(guān)損耗和 EMI 降至最低。這種設(shè)計(jì)使控制器在整個(gè)工作范圍內(nèi)具有極高的轉(zhuǎn)換效率。

可編程自適應(yīng)突發(fā)模式 (ABM) 可靈活控制控制器何時(shí)進(jìn)入和退出待機(jī)模式，以優(yōu)化輕載和空載條件下的待機(jī)功率。ABM 還有助于減少紋波并最大限度地減少可聽(tīng)噪聲。

控制器提供具有自動(dòng)重啟(重試)響應(yīng)的多種保護(hù)模式。

特點(diǎn)

開(kāi)關(guān)頻率：> 500 kHz

實(shí)現(xiàn)峰值效率 > 93 %

支持 < 45 mW 的待機(jī)功率

零電壓開(kāi)關(guān) (ZVS) 和死區(qū)時(shí)間優(yōu)化的自適應(yīng)控制

無(wú)需權(quán)衡瞬態(tài)響應(yīng)或可聽(tīng)噪聲的 EMI 頻率抖動(dòng)

具有內(nèi)部補(bǔ)償?shù)目删幊套赃m應(yīng)突發(fā)模式 (ABM)

X電容放電能力

過(guò)溫、過(guò)壓、輸出短路、過(guò)流、過(guò)功率和引腳故障保護(hù)

自動(dòng)恢復(fù)故障響應(yīng)

4 mm × 4 mm、24 引腳、QFN 封裝