反激flyback浅析（精）.doc

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1、反激拓扑(flyback)浅析施鑫淼2010年11月忖录1、反激变换器的适用范围22、反激变换器的基本工作原理23、DCM(discontinuouscurrentmode)&CCM(continuouscurrentmode)34、反激拓扑的优缺点45、DCM反激变换器设计实例：变换器耍求46、总体拓扑57、变压器设计67.1确定输入整流滤波电容和DC输入范毎167.2确定占空比77.3确定匝数比和开关管最大【耐压77.4初选磁芯97.5计算输入电流峰值和原边电感值97.6计算初级匝数和线径107.7计算次级匝数和线径117.8集肤效应的考虑117.9计算绕

2、组系数127.10变压器的绕制138、主要元器件的确定13&1输入滤波电容138.2开关mos管13&3输岀二极管148.4输出电容14&5启动电阻159、Snubber设计159.1输入开关管RCD钳位设计159.2输岀二极管钳位设计169.3两种钳位方式比较1710、反馈电路设计1711、3843周边线路1912、一些相关问题2012.1漏感的影响2012.2气息的作用2012.3噪音2113、EMI分析21Notice211、反激变换器的适用范围由于不需要接输出滤波电感，使得反激变换器的成本较低、体积较小，所以这种拓扑在输出功率为5—150W的电源屮广泛

3、应用。适用于高电压、低功率场合。主要应用于小型仪器、仪表，家用电器等电源，自动化设备屮的控制电源。除了功率以外，一般在选择用反激拓扑时还应考虑以下限制：若输出电流很大，且输出电压纹波要求较高时不适宜用反激拓扑，因为输出滤波电容将会很难选择；若输出多于三组或四组时，最好不要用反激拓扑，因为次级能量输出时是按漏感的大小来进行分配的，如果绕组间漏感不兀配，就会影响到输出调整率，没有直接取反馈的那路的电压容易随负载变化而剧烈变化。2、反激变换器的基本工作原理D1UdN1L1L2N2+]_O[chopWM)反激基木电路反激拓扑基本电路如丄图所示。当开关管导通时，变压器原

4、边电感电流开始上升，此吋由于次级同名端的关系，输出二极管截止，变丿*器储存能量，负载由输出电容提供能量。半开关管截止时，变床器原边电感感应电床反向，此时输出二极管导通，变压器小的能量经由输出二极管向负载供电，同时对电容充电，补充刚刚损失的能量。根据次级电流是否有降到零，反激可以分为DCM和CCM两种工作模式。两种模式有其各自的特点。下面两种工作模式吋的波形。反激变换器工作在CCM下的各个波形两种工作模式有完全不同的工作特性和应用场合。以下是这两种工作模式的优缺点比较。DCM的初级电流、次级电流可达CCM的两三倍，要求更大电流的开关管、输出二极管以及耐高纹波的输

5、出滤波电容。大的峰值电流会造成严重的RFI问题。反激电路屮变压器磁芯的磁通密度取决于绕组屮电流的大小。在最大磁通密度相同的条件下，CC4下的磁通密度的变化范围要比DCM小，由Vi=N*AB*Ae/DT可知，CCM对而言需要较多的匝数或是较大的磁芯。磁芯的利用率较低。CCM下输出二极管在截止吋，由于二极管反向恢复电流的影响，会有较大的开关损耗，需要反向恢复吋间短的二极管。而在DCM下，二极管在截止前已经没有电流通过了，偵结屮的存储电荷己经自己完成了复合，所以不存在反向恢复的问题。DCM下只有极小的反向电流，是由二极管结电容引起的。DCM与CCM相比由于励磁屯感

6、小而响应较快，输出负载电流和输入电压突变吋输出电压瞬态尖峰低。4、反激拓扑的优缺点反激拓扑电路比较简单，反激变压器既充当变压器，又充当电感，因此不用像正激拓扑那样需要一个人的储能滤波电感，以及一个续流二极管。所以反激拓扑的体积要比正激拓扑的体积小，H成本也要低。不需要加磁复位绕组。反激拓扑要求调控占空比的误差信号幅度要比较低。反激的缺点也很明显。电压和电流的输出特性要比正激拓扑的差(输出电流纹波较大)。由于反激拓扑变压器的铁芯一•般需要留一定的气隙，反激拓扑变压器初级和次级线圈的漏感都比较人，开关电源变压器的工作效率低。只适合小功率开关电源(5-150W)。5

7、、DCM反激变换器设计实例：变换器要求主要介绍如何来设计一个反激变换器。一卜面通过一个实际的设计过程来做一个较详细的说明。首先，我们需要确认下变换器的要求，确定用反激拓扑是否合适。如要设计•个如下参数的变换器。输入电压：85-265VAC(50HZ)输出屯压：24V最大输出电流：1A估计效率：80%计算输入功率I=24*l/0・8=30W有了这些要求之后，我们还要来确定变换器的开关频率。这个是主观选择的。工开关频率的确定，是变压器铁损和铜损、MOSFET开关损耗Rds(on)损耗，经过不断优化的结果(效率和EMI特性的实现成本达到平衡)。…般来说在1()()

8、K以下能有较好的综合效果。这里我们就选