反激式电源

反激式电源

---

前言

前面我们了解了非隔离的DC-DC拓扑，今天我们看一下隔离型的DC-DC拓扑

一、什么是反激式电路

1.1 反激电路简介
反激型电路的结构简单，元件数少，成本较低，广泛适用于各种功率为数瓦~数十瓦的小功率开关电源，在各种家电、计算机设备、工业设备中广泛使用的小功率开关电源中基本上都采用的是反激型电路。比如常用的台式电脑的电源就是反激式。但该电路变压器的工作点也仅处于磁化曲线平面的第I象限，利用率低，而且开关元件承受的电流峰值很大，不适合用于较大功率的电源。

反激变换器拓扑可由buck-boost拓扑演变而来，我们先回顾一下buck-boost电路：

当开关管导通时，输入电流从流过电感直接到地，右端输出主要由电容放电来维持。Uon=Ui-Uq通常情况下忽略Uq的压降,即Uon=Ui
当开关管关闭时，电感电流从地流向负载R和电容C，在流经二极管后回到电感。其过程就是L释放能量和电容充电的一个过程。所以Uoff=Uo-Ud,二极管的压降一般也是忽略不计的,即Uoff=Uo

升降压电路由电感周期性的充能和放能过程维持均匀的电压输出，且输出电压与输入电压极性相反。将升降压电路中的电感替换成互相耦合的电感N1和N2（也就是变压器）就是反激拓扑，反激电路中的变压器既有隔离变压的作用，又有储能电感的作用：

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。
为什么前面我们要先看buck-boost电路，因为反激式电路可以buck-boost的演变。（隔离buck-boost）

二、工作原理

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)（电感电流不连续工作模式）&CCM(continuous current mode)（电感电流连续工作模式）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)。

1.2.1连续电流模式
在开关导通时，电流流入变压器初级给磁芯充能，流过变压器初级的电流线性上升，而此时次级线圈依据楞次定律会产生阻碍磁通增加的电流，也就是从变压器次级同名端流出的电流，此电流被二极管截止阻断，也即初级线圈电流充电的磁能没有被释放。

在开关关断时，初级线圈的电流被关断，磁通有减少的趋势，于是此时次级线圈依据楞次定律会产生维持现有磁通的电流，也就是从变压器次级同名端流入的电流，此电流和二极管导通方向相同，组成电流回路给负载供电，也就是磁能释放的过程。

1.2.2断续电流模式
断续电流模式指的是在开关关断期间，次级线圈的电流会下降到0。

总结

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；

5)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；

故通常在设计反激电路时应保证其工作于电流断续方式。