單端反激式開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)實(shí)例分析

1.反激式開(kāi)關(guān)電源原理--簡(jiǎn)介

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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)路中的串聯(lián)的電感為放電狀態(tài),以此驅(qū)動(dòng)負(fù)載。

2.反激式開(kāi)關(guān)電源原理--工作模式

反激式開(kāi)關(guān)電源的電路結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)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(gè)電源都是這種結(jié)構(gòu)。反激式開(kāi)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(kāi)通，開(kāi)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(wèn)題，對(duì)EMC會(huì)有一些好處。

3.反激式開(kāi)關(guān)電源原理

接下來(lái)小編會(huì)以單端反激式開(kāi)關(guān)電源為例介紹其原理。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(xiàn)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。

FlyBack Converter又稱(chēng)單端反激式轉(zhuǎn)換器，又稱(chēng)返返馳式(Flyback)轉(zhuǎn)換器, 因其輸出端在原邊繞組斷開(kāi)電源時(shí)獲得能量，因此得名。電子設(shè)備都是需要電源的，開(kāi)關(guān)電源得到很廣泛的應(yīng)用。而對(duì)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(shí)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(diǎn)和缺點(diǎn)，

優(yōu)點(diǎn)：

1.電路簡(jiǎn)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(dòng)很大時(shí)，仍能穩(wěn)定輸出，可實(shí)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(diǎn)：

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(shí)會(huì)工作在CCM/DCM兩種不同模式，導(dǎo)致Converter的設(shè)計(jì)和環(huán)路補(bǔ)償?shù)脑O(shè)計(jì)比較困難;

很顯然，以上所說(shuō)的優(yōu)缺點(diǎn)和FlyBack Converter電路本身息息相關(guān)，下面就簡(jiǎn)單介紹下FlyBack Converter的演變過(guò)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(shuō)Buck-Boost就是FlyBack的應(yīng)用，其實(shí)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(lái)的。上圖就是其演變過(guò)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(jí)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(jí)變壓器的負(fù)極，以便簡(jiǎn)化后期開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)，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(jiǎn)單的分析到這里，有的人可能會(huì)說(shuō)怎么連個(gè)公式都沒(méi)有，這里只想和大家分享一下FlyBack Converter電路的感性認(rèn)識(shí)，公式書(shū)上就有這里就不拿出來(lái)嚇唬大家了，這個(gè)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(kāi)關(guān)電路的驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)，以及后續(xù)的PCBLayout注意事項(xiàng)都是可以拿出來(lái)大書(shū)特書(shū)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(duì)的地方希望指正，一起學(xué)習(xí)，一起進(jìn)步。