反激(Flyback) 型電路的結構見圖2-40。該電路可以看成是將boost-buck電路中的電感換成相互耦合的電感N1和N2得到的。因此反激型電路中的變壓器在工作中總是經歷著儲能一放電的過程。
電流工作在連續模式CCM
它與正激電路不同的地方是開關管關斷時將能量傳送給負載(反激),變壓器磁通僅在單方向變化(單端),他沒有磁復位電路,因為次級將能量傳送給負載的過程即去磁過程,所以不需要額外的去磁繞組。
DCM模式
DCM模式下,在開關管開通前次級繞組電流為零,此時電容C向負載提供能量。與Boost-buck電路推導過程類似,反激電路電流連續臨界條件:
由DCM模式下電壓輸出輸入之比:
反激電源是靠電感(變壓器)的儲能通過次級向輸出電容釋放能量的,就是說主振功率管和輸出整流管不是同步工作,如果沒有反饋電路較嚴格的控制前級占空比,輸出又空載,電感的能量就無處釋放,會造成次級和初級線圈電壓升高很多(理論是電壓無限高),主震功率管被擊穿(過熱)損壞。所以不允許空載。
為什么反激電路通常避免工作于連續模式?
先來復習一下變壓器知識;
了解變壓器輸入電壓與ton乘積與最大磁通擺幅、匝數、鐵心面積之間的關系。再來分析反激型電路電流連續和斷續時變壓器磁通密度與繞組電流的關系:因為反激型電路變壓器的繞組N1和N2在工作中不會同時有電流流過,不存在磁勢相互抵消的可能,因此變壓器磁心的磁通密度取決于繞組電流的大小。
從圖中可以看出,在最大磁通密度相同的條件下,連續工作時磁通密度的變化范圍▲B小于斷續方式。在反激型電路中,▲B正比于一次側每匝繞組承受的電壓乘以開關處于通態的時間ton,在電路的輸人電壓和ton相同的條件下,較大的▲B意味著變壓器需要較少的匝數,或較小尺寸的磁心。從這個角度來說,反激型電路工作于電流斷續模式時,變壓器磁心的利用率較高,較合理,故通常在設計反激電路時應保證其工作于電流斷續方式。
反激型電路的結構最為簡單,元件數少,因此成本較低,廣泛適用于各種功率為數瓦~數十瓦的小功率開關電源,在各種家電、計算機設備、工業設備中廣泛使用的小功率開關電源中基本上都采用的是反激型電路。但該電路變壓器的工作,點也僅處于磁化曲線平面的第I象限,利用率低,而且開關元件承受的電流峰值很大,不適合用于較大功率的電源。
審核編輯:湯梓紅
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原文標題:單端反激(Flyback)變換器的工作原理
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