反激變換器從工作模式到特征總結(jié)全解析

電子工程師在進(jìn)行電路設(shè)計(jì)時(shí)，總會(huì)有反激電路設(shè)計(jì)，看到了很多，因此想具體的看看反激電路到底是個(gè)什么樣的，下面是大師級對反激變換器從工作模式到特征總結(jié)全解析，帶您進(jìn)入電源設(shè)計(jì)。

一.先來認(rèn)識(shí)一下反激變換器

1.反激基本電路：

2.工作原理：

變壓器的一次和二次繞組的極性相反，這大概也是Flyback名字的由來：

a.當(dāng)開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，變壓器原邊電感電流開始上升，此時(shí)由于次級同名端的關(guān)系，輸出二極管截止，變壓器儲(chǔ)存能量，負(fù)載由輸出電容提供能量。

b.當(dāng)開關(guān)管截止時(shí)，變壓器原邊電感感應(yīng)電壓反向，此時(shí)輸出二極管導(dǎo)通，變壓器中的能量經(jīng)由輸出二極管向負(fù)載供電，同時(shí)對電容充電，補(bǔ)充剛剛損失的能量。

3.反激電路的演變

可以看作是隔離的Buck/Boost電路:

4.在反激電路中，輸出變壓器T除了實(shí)現(xiàn)電隔離和電壓匹配之外，還有儲(chǔ)存能量的作用，前者是變壓器的屬性，后者是電感的屬性，因此有人稱其為電感變壓器，有時(shí)我也叫他異步電感。 二.Flyback的工作模式:

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

根據(jù)次級電流是否有降到零，反激可以分為DCM和CCM兩種工作模式。兩種模式有其各自的特點(diǎn)。下面兩種工作模式時(shí)的波形(理想波形)。

3.工作模式：

1)電壓電流波形

2)用電感變壓器模型來標(biāo)示工作工作過程;也可以原副邊分開討論，用電壓源來代替中間的轉(zhuǎn)換。

4.波形震蕩的來源：

1)開關(guān)管關(guān)斷時(shí)的震蕩來源于漏感;

2)斷續(xù)時(shí)的震蕩，主要原邊電感了，因沒有了反射電壓嵌位。我們可以把反射電壓當(dāng)作一個(gè)電壓源。

5.實(shí)際不理想時(shí)開關(guān)管所承受的電壓是什么樣的?

(1)開關(guān)管電壓分為幾部分：

Vds=VDC+VRo(N*Vo)+Vlk

b. (2)VDC沒有什么好解釋的;VRo是因原邊開關(guān)管關(guān)斷副邊二極管導(dǎo)通，輸出電壓通過變壓器反映到原邊的電壓(N*Vo);除了變壓器制約住的電壓還有制約不住的漏感電壓Vlk，既然是漏感電壓，當(dāng)然和變壓器的漏感有關(guān)系了。

c. (3)如果來限制漏感電壓那，RCD吸收鉗位電路，利用電容吸收，靠二極管鉗位，通過電阻把漏感能量消耗掉。設(shè)計(jì)的原則是讓RCD能夠消耗掉漏感能量，發(fā)揮該有的作用，但又不能過猛成為原邊一個(gè)吃激磁電感能量負(fù)載。 6. 變壓器，電壓電流波形，二極管反向恢復(fù)：

1)反激的變壓器與其說是變壓器莫如說是電感，但我們又不能否認(rèn)它是變壓器;

2)變壓器都會(huì)存在或多或少的漏感，相對于原邊變存在，相對于復(fù)邊亦存在;

3)電壓波形的兩處震蕩：

a.CCM模式時(shí)，只有開關(guān)管關(guān)斷時(shí),由于漏感引起的震蕩(Lk和C);

b.DCM模式時(shí)，還有副邊電流為零，原邊電感失去NVo嵌位，引起震蕩(Lm和C);

c.所有的震蕩，甚至包含功率轉(zhuǎn)換的基本開關(guān)，都是EMI的來源;

4)同時(shí)，我們知道二極管存在反向恢復(fù)問題：

a.CCM模式，會(huì)有該問題;

b.DCM模式，因電流已將到零了，所以基本不存在這個(gè)問題;

三.再談Vds:

Vds=VDC+VRo(n*Vo)+Vlk;

這個(gè)公式我再談兩點(diǎn)：

a.如果還考慮到副邊整流管的壓降，應(yīng)該是n*(Vo+VDsec);因VDsoec很小，忽略了，前提是n不大時(shí)。

b.在我們設(shè)計(jì)時(shí)，輸入電壓和輸出電壓是定下來，我們無能為力，但是匝比是我們自己設(shè)計(jì)的。有時(shí)候，我們?yōu)榱诉w就選擇標(biāo)準(zhǔn)的管子，我們電壓偏高時(shí)，就要來輕微的調(diào)整匝比來滿足我們的設(shè)計(jì)。

四. 再談一下斷續(xù)和連續(xù)的問題：

1. 原副邊的制約關(guān)系:

a. Uo=D/(1-D)Vin 這是Flyback的電壓制約公式，這里沒有負(fù)載參數(shù)，說明理論上輸出電壓不受負(fù)載影響，這個(gè)最經(jīng)常出現(xiàn)的公式只是在CCM下成立的奧。

b. 如果在DCM模式下，原邊與副邊靠的功率守恒來制約，這樣輸出電壓的公式為：

Vo=VinTon*Sqrt(R0/2TLp)

輸出電壓與負(fù)載大小有關(guān)系，電壓與負(fù)載成反比，因此原則上開環(huán)不能空載運(yùn)行的哈，不要忘了呀。

2. 斷續(xù)和連續(xù)的真實(shí)波形是怎樣的

看看自己對連續(xù)和斷續(xù)是否理解了，加深一下印象哈，我們嘗試著去把基本的問題弄懂;其實(shí)反激真是很神奇的一個(gè)拓?fù)洌唵味质指呱?對于最基本的問題，我也是了解了其中的30%而已。小功率機(jī)種Flybck真是最佳選擇，多小那?在LLC沒有被人們掌握好之前，200W都有用的，現(xiàn)在75W以上的人們開始考慮用LLC了，效率卻是做得更好。

3. 在開關(guān)管關(guān)斷時(shí)有來源于漏感的震蕩;在轉(zhuǎn)入DCM時(shí)也有震蕩，但這個(gè)震蕩是主電感在震蕩了。我有時(shí)根據(jù)這個(gè)震蕩來判斷你是DCM還是CCM，這是我自己所采用的方法，不知道對不對哈。 五.再談Flyback的變壓器

1.在反激電路中，輸出變壓器T除了實(shí)現(xiàn)電隔離和電壓匹配之外，還有儲(chǔ)存能量的作用，前者是變壓器的屬性，后者是電感的屬性，因此有人稱其為電感變壓器，有時(shí)我也叫他異步電感。

2.Flyback電路沒有輸出濾波電感，或者更準(zhǔn)確的說反激可以沒有輸出濾波電感，用蔡明的話來講，這是為什么?我得理解是因第一條，實(shí)際上在電流回路中已經(jīng)有了電感了，所以可以不在有;

3.Flyback的變壓器要存儲(chǔ)能量，這不是變壓器的屬性，這是電感的屬性;

變壓器要存儲(chǔ)能量，所以變壓器一般要開氣息;有的朋友可能對我前面的話不理解，存儲(chǔ)能量和氣息有什么關(guān)系?是因一旦開了氣息，能量主要保存在氣息中。

六.總結(jié)