反離激隔式開關電源的工作過程

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反激隔離式變壓器開關電源，首先其是反激式，符合“反激”的定義，即：反激是開關管截止時，傳輸能量；其次，其有一個隔離式變壓器，這個變壓器起到隔離作用，同時會有一個匝數(shù)比，匝數(shù)比與開關管的PWM的占空比共同影響輸出電壓。不管是AC/DC還是DC/DC，到達變壓器的電壓其實是一個穩(wěn)定的直流電壓。我們知道只有類似于交流的變化的電壓，才會通過變壓器進行傳遞能量。我們就會利用一個開關管來不停的開關，來實現(xiàn)一個變化的電壓在變壓器的初級兩端。

1、變壓器是如何工作的

變壓器的構造：由閉合鐵芯和繞在鐵芯上的兩個線圈（或者多個）組成，如圖9.4所示。

圖 9.3 變壓器構造示意圖

閉合鐵芯由涂有絕緣漆的硅鋼片疊合而成，線圈由絕緣導線繞制而成。

原線圈（初級線圈）：與輸入電源連接的線圈，其匝數(shù)用n?表示；

副線圈（次級線圈）：與負載連接的線圈，其匝數(shù)用n?表示。

變壓器的工作原理

（1）互感現(xiàn)象是變壓器工作的基礎.原線圈中電流的大小、方向不斷變化，在鐵芯中激發(fā)的磁場也不斷變化，變化的磁場在副線圈中產(chǎn)生感應電動勢。

（2）原、副線圈的作用

原線圈在其所處回路中充當負載，副線圈在其所處回路中充當電源。

（3）能量轉化過程：變壓器通過閉合鐵芯，利用互感現(xiàn)象實現(xiàn)了電能（U?、I?）到磁場能（變化的磁場）再到電能（U?、1?）的轉化。

2、開關管開關的工作過程

第一個狀態(tài)，當 PWM 信號處于高電平時，Q 導通，如圖所示，因為輸入電壓通過開關管把加在高頻變壓器初級繞組上，所以初級側有電流PI 流過，又因為變壓器次級側同名端電壓極性為負，故整流二極管 VD 截止，同時能量無法傳輸?shù)酱渭壚@組， 只能存儲在初級繞組中,由輸出電容向負載放電。

圖 9.3反激開關電源開關導通的狀態(tài)圖

第二個狀態(tài)，當 PWM 信號處于低電平時，Q 截止，如圖所示，沒有電流流過初級側， 次級側將產(chǎn)生電流 Is 。依據(jù)電磁感應原理，此時在高頻變壓器初級側繞組上會產(chǎn)生感應電壓，使次級繞組產(chǎn)生極性為上正下負的電壓 Us，因此整流二極管 VD 導通， 然后經(jīng)過 VD 和 C 整流濾波后向輸出端輸出能量。通過調節(jié)開關管開通/關閉時間， 即可維持輸出電壓恒定。

圖 9.4反激開關電源開關截止的狀態(tài)圖

反激式變換器具有以下主要特點：

（1）高頻變壓器兩側繞組極性互為異名端，初級繞組的同名端連接輸入電源 的正端，而其異名連端接功率開關管的驅動端。

（2）高頻變壓器既能起儲能作用，又能起傳輸能量的作用。

（3）只要高頻變壓器的匝數(shù)比滿足要求，輸出電壓均可高于或低于輸入電壓

（4）反激變換器設計靈活多變，通過添加變壓器次級繞組的輸出個數(shù)，就可 以構成多端輸出。

（5）一般情況下，反激變換器中不需要，也不可以在輸出濾波電容和整流二極管之間串接低頻率的電感。相比于正激變換器少一個電感元器件。

（6）可在連續(xù)模式或非連續(xù)模式下工作。

反激變壓器每路輸出與初級側相互隔離。反激式變換器普遍用于小功率開關電源場合。 Buck與 Boost 變換器不使用變壓器，是非隔離式的變換器，而且不能夠實現(xiàn)多 端輸出，因此兩者均不考慮。正激變換器使用變壓器且是隔離的，但正激變壓器無 法達到儲存能量的要求，同時正激變換器普遍應用于要求對輸出功率大的開關電源 中，并且對 MOS 管的要求也更嚴格。反激式變換器因包括高頻變壓器，輸出與輸入可以相互隔離，還有通過可以增加輸出繞組數(shù)，到達多端輸出的要求，多用于輸出功率小的開關電路中。

審核編輯 黃宇