Flyback反激變換器在DCM模式的工作狀態(tài)

變壓器初級(jí)電感電流工作在連續(xù)導(dǎo)通模式CCM Continuous Conduction Mode，每個(gè)開關(guān)周期結(jié)束時(shí)，電感電流沒有降到0，而是降到某一個(gè)電流值ILp(min)；每個(gè)開關(guān)周期開始時(shí)，電感電流從初始值ILp(min)開始增加。每個(gè)開關(guān)周期開關(guān)管關(guān)斷時(shí)，電感儲(chǔ)存能量，并沒有完全釋放。

反激變換器次級(jí)繞組平均電流等于輸出電流Io，如果Io降低，iNS也隨之降低，其斜率向下的梯形波整體向下移動(dòng)。當(dāng)Io降低到一個(gè)值時(shí)，iNS最小值降低到0，iNS從梯形波變?yōu)槿遣?，反射到初?jí)繞組電流iLp最小值也降低到0，ILp(min)=0，即：每一個(gè)開關(guān)周期開始時(shí)，iLp初始值為0；每個(gè)開關(guān)周期結(jié)束時(shí)，iLp剛好降低到0，這種工作模式稱為臨界導(dǎo)通模式CRM Critical ConductionMode。

反激進(jìn)入到臨界導(dǎo)通模式后，Io進(jìn)一步降低，iNS降為0后，輸出二極管D自然關(guān)斷不再導(dǎo)通；然而，此時(shí)開關(guān)周期時(shí)間還沒有結(jié)束，iNS在開關(guān)周期結(jié)束之前提前下降到0，輸出二極管D提前關(guān)斷；后面一段時(shí)間，iNS將保持為0不變，這種狀態(tài)一直持續(xù)到下一個(gè)開關(guān)周期開始。在開關(guān)周期中，iNS的電流波形在中間出現(xiàn)不連續(xù)（斷續(xù)）狀態(tài)，反射到初級(jí)繞組iLp的電流波形在中間出現(xiàn)不連續(xù)（斷續(xù)）狀態(tài)，這種工作模式稱為非連續(xù)（斷續(xù)）導(dǎo)通模式DCM Discontinuous Conduction Mode。

反激變換器工作在斷續(xù)導(dǎo)通模式DCM時(shí)，電路有3種工作狀態(tài)， ton和toff1與連續(xù)導(dǎo)通模式CCM相同，多出一個(gè)工作狀態(tài)為toff2，此期間，iLm一直保持為0，輸出負(fù)載Ro完全由輸出電容Co放電來維持供電，因此，輸出電容Co的紋波電壓較大。

（a)開關(guān)管導(dǎo)通，輸出整流二極管不導(dǎo)通

(b)開關(guān)管關(guān)斷，輸出整流二極管導(dǎo)通

(c)開關(guān)管關(guān)斷，輸出整流二極管關(guān)斷

圖1非連續(xù)導(dǎo)通模式

斷續(xù)導(dǎo)通模式DCM控制簡(jiǎn)單，容易設(shè)計(jì)，應(yīng)用非常廣泛，其工作波形和實(shí)際測(cè)量波形如圖2所示。

（a)工作波形

(b) 測(cè)量波形

圖2非連續(xù)導(dǎo)通模式波形

在斷續(xù)導(dǎo)通模式toff2期間，初級(jí)繞組電感電流為0，電感相當(dāng)于導(dǎo)線，開關(guān)節(jié)點(diǎn)電壓VDS等于Vin。實(shí)際電路中，開關(guān)節(jié)點(diǎn)電壓VDS為L(zhǎng)C阻尼振蕩波形，L為初級(jí)繞組電感，C為開關(guān)管Q與變壓器輸出寄生電容之和，阻尼振蕩波形中間值為輸入電壓Uin。

反激變換器在斷續(xù)導(dǎo)通模式DCM工作時(shí)，磁通復(fù)位或伏秒值平衡只在ton和toff1時(shí)間段內(nèi)有效，在整個(gè)開關(guān)周期內(nèi)，磁通復(fù)位或伏秒值平衡無效。

輸出電流Io等于輸出二極管D的電流平均值ID：

變換器的輸入功率為：

忽略功率損耗，根據(jù)功率平衡原理；

因此：

輸出電壓Vo為：

反激變換器非連續(xù)導(dǎo)通模式DCM時(shí)，輸出電壓Vo與變壓器匝比n無關(guān)，輸出電壓Vo與輸入電壓Vin及占空比D相關(guān)，還與輸出電流負(fù)載有關(guān)。

反激變換器變壓器相當(dāng)于耦合電感，具有儲(chǔ)能、隔離輸入和輸出功能，輸出不用電感，可以使用多繞組實(shí)現(xiàn)多路輸出。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜。DCM系統(tǒng)沒有輸出整流二極管反向恢復(fù)的問題，變壓器磁通變化范圍（擺率）大，變壓器利用充分，系統(tǒng)功率級(jí)為一階轉(zhuǎn)遞函數(shù)，反饋容易設(shè)計(jì)，但是，其輸入和輸出電流紋波大，效率低，功率低。CCM的輸入和輸出電流紋波小，可以傳輸更大功率，存在輸出整流二極管反向恢復(fù)的問題，系統(tǒng)功率級(jí)具有右半平面零點(diǎn)，系統(tǒng)不容易穩(wěn)定。為了穩(wěn)定，降低低頻增益率，系統(tǒng)瞬態(tài)變得響應(yīng)緩慢。

反激變換器為了增大變壓器初級(jí)電感儲(chǔ)存能量，磁芯要開氣隙，同時(shí)增大飽和電流，缺點(diǎn)是變壓器漏感增大，初級(jí)開關(guān)管電壓尖峰增大，系統(tǒng)損耗增加，效率降低。