反激变化器的基本拓扑介绍及反激电路分析

01 反激变化器的基本拓扑介绍

反激式开关电源是指使用反激高频变压器隔离输入输出回路的开关电源。“反激”指的是在开关管接通的情况下，当输入为高电平时输出线路中串联的电感为放电状态;相反，在开关管断开的情况下，当输入为高电平时输出线路中的串联的电感为充电状态。变压器的一次和二次绕组的极性相反。

反激变换器跟据采样方式可分为原边调整与副边调整。

原边调整的原理是通过精确采样辅助绕组(NAUX)的电压变化来检测负载变化的信息。当控制器将MOS管打开时，变压器初级绕组电流ip从0线性上升到ipeak，公式为



此时能量存储在初级绕组中，当控制器将MOS管关断后，能量通过变压器传递到次级绕组，并经过整流滤波送到输出端VO。在此期间，输出电压VO和二极管的正向电压VF被反射到辅助绕组NAUX，辅助绕组NAUX上的电压在去磁开始时刻可由公式



表示，其中VF是输出整流二极管的正向导通压降，在去磁结束时刻可由公式



表示，由此可知，在去磁结束时间点，次级绕组输出电压与辅助绕组具有线性关系，只要采样此点的辅助绕组的电压，并形成由精确参考电压箝位的误差放大器的环路反馈，就可以稳定输出电压VO。

副边调整直接检测输出电压，并通过光耦合器将信号发送到变换器，从而在不破坏原副边之间隔离屏障的情况下传输信号，一旦输出电压偏高，431的referencepin 电压升高，相当于运放反向输入端的电压上升，431阴极相当于运放的输出端，其电压会有所下降，流过线性光耦二极管的电流变大，线性光耦三极管电流同时变大，RFB电压降变大，Vref电压不变，所以comp电压变小，UC3843内部比较器反向输入端电压减小，占空比变小，输出电压下降，从而实现整个反馈电压的调节。

02 反激电路分析

(1)反激电路是由buck-boost拓扑演变而来，先分析一下buck-boost拓扑如何演变出反激flyback拓扑的。

由于变压器的工作过程是先储存能量后释放，而不是仅仅担负传递能量的角色。故而这个变压器的本质是个耦合电感。采用这个耦合电感来传递能量，不仅可以实现输入与输出的隔离，同时也实现了电压的变换。

(2)buck-boost电路的工作过程

当功率管Q1闭合时，电流的流向见左侧图。输入端：电感L1直接接到电源两端，此时电感电流逐渐上升。导通瞬态时di/dt很大，故此过程中主要由输入电容CIN供电。输出端：COUT依靠自身的放电为RL提供能量。当功率管Q1关断时，电流的流向见图2右侧图。输入端VIN给输入电容充电。输出端，由于电感的电流不能突变，电感通过续流管D1给输出电容COUT及负载RL供电。系统稳定工作后，电感伏秒守恒。Q1 导通时，电感电压等于输入端电压VIN;Q1关断时，电感电压等于输出端电压VOUT。设T为周期，TON为导通时间，TOFF为关断时间，D为占空比(D=TON/T)。

由电感伏秒守恒有：Vout=Vin×D/(1-D)

同时， MOS管和二极管D1的电压应力，都是Vin+Vout。