反激开关电源主电路工作原理.doc

反激开关电源
一．定义：
直流电压正好激励变压器的初级线圈时,变压器的次级线圈并没有向负载提供输出功率，而是仅在关断变压器初级线圈的激励电压后，才对负载提供输出功率。
二．反激开关电源的主电路

开关管导通时,反激开关电源将电能转化为磁能，存储在变压器中;
开关管关断时，发激开关电源再将存储的磁能转化为电能传送给负载。
电路特点:
1. 结构简单，效率高，体积小，造价低
2. 输出纹波电压比较大
3. 输出功率一般在150W一下,经常作为辅助电源应用在控制系统中
4. 适合多输出小功率场合

三．反激开关电源原理分析
CCM模式
1. 开关管T导通
电源电压加在变压器的初级绕组上，在次级绕组上产生感应电压，初级绕组电流线性增加，，电流最大值,变压器铁心被磁化，磁通线性增加，。
2. 开关管T关断
初级绕组开路，次级绕组工作，次级绕组电压，次级绕组电流线性下降，，电流最小值，变压器铁心去磁，磁通线性减小，。
3. 基本关系：,其中
开关管T电压应力：
二极管D的电压应力:
此时,负载电流等于二极管电流的平均值，即
由变压器工作原理
可得

临界模式
此时有且，则有下列式子成立：
初级绕组最大电流：
次级绕组最大电流:
负载电流：
临界连续状态下负载电流：
当D=0.5时，取得最大值，
则有，此为电感电流临界连续的边界.
DCM模式
电流断续时，设是续流的相对时间，根据磁通量的增加量和减少量相等，可得,所以
因为，
可得输出电压的表达式：

CCM模式
临界模式
DCM模式
初级电流最小值

0
0
初级电流最大值

初级电流变化关系

次级电流最小值

0
0
次级电流最大值

次级电流变化关系

负载电流

磁通量增量

磁通量减量

输出电压

四．CCM模式和DCM模式的分析和比较
1。 CCM模式
开关管导通时，考虑开关管的压降为1V，则初级绕组的电压为；
开关管关断时，考虑二极管的正向压降1V，则次级绕组的电压为。
由伏秒法则可知，，且有，可得.
功率与输入电流、输出电流的关系:，其中，表示次级电流下降斜坡的中间值，。设定反激开关电源的效率是80％，则有,所以，则初级电流的上升斜坡的中间值。

2. DCM模式
匝数比：，表示开关管可承受的最大关断电压。

CCM模式
DCM模式
匝数比

导通时间

初级绕组励磁电感

初级峰值电流

次级峰值电流

优点
1.初级电流和次级电流比较小,同等条件下，输出性能会比较好，功率损耗也比较小。
1. 变压器的励磁电感小从而响应快，输出负载电流和输入电压突变时,输出电压的瞬态尖峰小。
2. 续流二极管完全恢复后开关管才导通，开关管没有反向恢复尖峰电流.
3. 变压器的体积小.
缺点
变压器的体积大
初次级电流比较大,输出性能没有CCM下好，需要LC滤波器,开关损耗高。

DCM下次级峰值电流是CCM下的2-3倍，次级平均电流为直流负载电流。
DCM模式次级峰值电流大，在开关管关断瞬间长生较大的峰值电压，需要较大的LC滤波器;关断瞬间,峰值电流会产生严重的射频干扰(RFI)问题.
DCM模式下次级电流的有效值为CCM下的两倍左右，DCM下要求比较大的导线尺寸和耐高纹波的输出滤波电容;整流二极管的温升高.
DCM下的初级电流峰值是CCM下的两倍左右，DCM下需要需要更大电流的开关管，初级电流也会产生严重的RFI问题。