單端反激式開關(guān)電源設(shè)計實例分析

1.反激式開關(guān)電源原理--簡介

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

2.反激式開關(guān)電源原理--工作模式

反激式開關(guān)電源的電路結(jié)構(gòu)比較簡單，在小功率電路中應(yīng)用非常廣泛，在15kw光伏逆變器中用到的兩個電源都是這種結(jié)構(gòu)。反激式開關(guān)電源有三種工作模式：連續(xù)模式、非連續(xù)模式以及臨界模式。在非連續(xù)工作模式中，功率管零電流開通，開通損耗小，而副邊二極管零電流關(guān)斷，可以不考慮反向恢復(fù)問題，對EMC會有一些好處。

3.反激式開關(guān)電源原理

接下來小編會以單端反激式開關(guān)電源為例介紹其原理。單端反激開關(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)，所以它可以通過開關(guān)電源的PWM迅速調(diào)整脈沖占空比，從而在每一個周期內(nèi)對前一個周期的輸出電壓和低級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是：在輸進(jìn)電壓和負(fù)載電流變化較大時，具有更快的動態(tài)響應(yīng)速度，自動限制負(fù)載電流，補(bǔ)償電路簡單。

FlyBack Converter又稱單端反激式轉(zhuǎn)換器，又稱返返馳式(Flyback)轉(zhuǎn)換器, 因其輸出端在原邊繞組斷開電源時獲得能量，因此得名。電子設(shè)備都是需要電源的，開關(guān)電源得到很廣泛的應(yīng)用。而對于中小功率的電源使用最廣泛的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)就是：反激式結(jié)構(gòu)。舉些實際應(yīng)用的例子，如筆記本電腦的適配器、手機(jī)充電器等。

這里先拋出FlyBack Converter的優(yōu)點和缺點，

優(yōu)點：

1.電路簡單，成本低，可靠性高，能提供多路直流輸出;

2.當(dāng)出入電壓波動很大時，仍能穩(wěn)定輸出，可實現(xiàn)交流輸入;

3.變壓器匝數(shù)比值較小;

4.轉(zhuǎn)換效率高，損耗小;

缺點：

1.輸出電壓紋波較大，負(fù)載調(diào)整精度不高，因此輸出功率受到限制;

2.工作在CCM模式下，有較大的直流分量，容易導(dǎo)致變壓器磁芯飽和，所以必須在此路中加入氣隙，從而造成變壓器;

3.Converter有直流分量，且同時會工作在CCM/DCM兩種不同模式，導(dǎo)致Converter的設(shè)計和環(huán)路補(bǔ)償?shù)脑O(shè)計比較困難;

很顯然，以上所說的優(yōu)缺點和FlyBack Converter電路本身息息相關(guān)，下面就簡單介紹下FlyBack Converter的演變過程，當(dāng)然我們先要解釋一下Buck-Boost和FlyBack的關(guān)系，很多帖子或者一直很多認(rèn)為Buck-Boost就是FlyBcak或者說Buck-Boost就是FlyBack的應(yīng)用，其實不然，上面一張圖很好的解釋了二者之間的關(guān)系，如上圖。

Flyback是基于Back-Boost Converter演變而來的。上圖就是其演變過程從a—b，下面我們逐步分析一下，Back-Boost最終演變成成Flyback：

二極管反向接，變壓器匝數(shù)比變成1：n，變壓器次級同名端反接使得輸出電壓正負(fù)極和輸入極性一樣。MOS管接到初級變壓器的負(fù)極，以便簡化后期開關(guān)驅(qū)動電路的設(shè)計，稍微整理一下，就是的電路了。

總結(jié)

好了FlyBack Converter的工作原理簡單的分析到這里，有的人可能會說怎么連個公式都沒有，這里只想和大家分享一下FlyBack Converter電路的感性認(rèn)識，公式書上就有這里就不拿出來嚇唬大家了，這個電路深入還有很多地方可以學(xué)習(xí)，例如其工作狀態(tài)CCM和DCM的波形分析、開關(guān)電路的驅(qū)動設(shè)計，以及后續(xù)的PCBLayout注意事項都是可以拿出來大書特書的東西，這里就是拋磚引玉，和大家一起探討一下最原始的東西，如有不對的地方希望指正，一起學(xué)習(xí)，一起進(jìn)步。