讲义 Flyback电路原理.doc

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1、开始很高兴有这么一个机会，和大家一起学习和讨论Flaback电路的原理。今天介绍的内容中，公式比较多，有些枯燥；但是经过理论推导，期望能让大家对于Flyback电路的“工作原理，伏秒平衡定律，以及C.C.M.和D.C.M两种工作模式”等内容的理解，能更加透彻些。Flyback转换器原理主要内容：一、Flyback电路简述二、Buck-Boost转换器原理三、Flyback转换器原理四、Flyback电路改进版本介绍附录：IFlyback变压器设计IIFlyback电路的EMI分析序言Flyback转换器应用相当广泛，其原因有：从电路的角度看，Flyback电路有最少元件

2、的特性；从设计的角度看，Flyback电路有简单高可靠度的特点；从经济的角度看，Flyback电路成本最低，醉适合一般小功率的电源使用。在实际的应用中，用在接市电的低瓦数电源，多半用Flyback电路来实现，例如：30-40W的笔记本电脑，70-80W的个人电脑，40-50W的传真机与影像扫描机，20W以下的Adapter（适配器）……未来的电子产品讲究轻薄短小又省电，所以Flyback电路会更风行。Flyback转换器电路是由Buck-Boost电路，利用磁性元件耦合的功能衍生而来，所以要探讨Flyback电路，必须先从Buck-Boost电路开始。一、Flyback

3、电路简介（一）Flyback电路架构Flyback变换器，俗称单端反激式DC－DC变换器，又称为返驰式(Flyback)转换器，或"Buck-Boost"转换器，因其输出端在原边绕组断开电源时获得能量，因此得名.Flyback变换器是在主开关管导通期间，电路只储存而不传递能量；在主开关管关断期间，才向负载传递能量的一种电路架构。（1）Flyback变换器理论模型如图。（2）实际电路结构根据Flyback变压器的同名端绕制方式，有下面两种形式，这两个电路实质上是一样的。当然，Flyback电路还有其他衍生形式（见附录I）。（二）Flyback变换器优点（1）电路简单，能高

4、效提供多路直流输出，因此适合多组输出的要求。（2）转换效率高，损失小。（3）匝数比值较小。（4）输入电压在很大的范围内波动时，仍可有较稳定的输出，目前已可实现交流输入在85～265V间，无需切换而达到稳定输出的要求。（三）Flyback变换器缺点（1）输出电压中存在较大的纹波，负载调整精度不高，因此输出功率受到限制,通常应用于150W以下。（2）转换变压器在电流连续(C.C.M.)模式下工作时，有较大的直流分量，易导致磁芯饱和，所以必须在磁路中加入气隙，从而造成变压器体积变大。（3）变压器有直流电流成份，且同时会工作于C.C.M./D.C.M.两种模式，故变压器在设计时

5、较困难，反复调整次数较顺向式多，迭代过程较复杂。二、Buck－Boost转换器工作原理所有的导出型转换器都保留其基本转换器的特性；要了解Flyback转换器，要从其基本转换器Buck－Boost电路开始。（一）Buck－Boost电路组成Buck－Boost电路由一个开关晶体管，一个功率二极管，一个储能电感和一个输出电容组成，见图1。图1Buck－Boost电路结构（二）电路特性（1）输出电压为负电压（2）输出电压的大小可高于或低于输入电压（3）输入端与输出端的电流波形都是脉波形式。（三）工作原理为方便理解电路工作原理，先介绍一下楞次定律。楞次定律：电感总是“阻碍外电路

6、通过电感的磁通（电流）的变化”，即：外电路通过电感的磁通（电流）增大，电感将产生与（电流）反向的磁通（电流），阻碍外电路磁通（电流）的增大；外电路通过电感的（电流）减小，电感将产生与（电流）同向的磁通（电流），阻碍外电路（电流）减小的减小。以下就Buck－Boost稳态电路的工作作一个简要说明。假设一个周期的开始时间为：开关晶体管Q1导通时（TurnedOn或Closed）。此时输入电压完全跨在电感之上，电感的电流将成线性增加。由棱次定律，“外电路通过电感的电流增大，电感将产生与反向的电流，阻碍外电路电流的增大”。外电路电流（主要是主电路电流）从同名端流出，原边的同名端

7、为负，异名端为正，所以电感电压为“+”，电感所存储的能量因此逐渐增加；变压器副边的同名端为负，异名端为正，所以功率二极管反偏，负载所需的能量完全由输出电容提供，此时电容的电压会有些降低（要看电容的大小）。当开关晶体的控制信号（电压或电流），使开关晶体Q1不导通时（TurnedOff或Opened），此时外电路通过电感的电流急剧减小（几乎为零），由楞次定律，“电感将产生与磁通（电流）同向的磁通（电流），阻碍外电路（电流）的减小”；外电路电流（主要是电感电流），从同名端流出，原边的同名端为正，异名端为负，所以电感电压为“-”，变压器副边的同名