反激电源讲义

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1、反激电源设计作者：邹超洋第一部分变压器工作模式的分析内容简介¢反激电源拓扑简图¢反激变压器DCM的简要分析¢反激变压器CCM的简要分析¢DCM与CCM的特性比较¢反激电源变压器工作模式选择反激电路简图¢特点：•Flyback是由Buck-boost演化而来的隔离版本•初级开关管关闭的时候向负载传递能量•由于次级无输出电感，可以降低成本DCM波形图¢DCM模式DCM数学公式的推导•DCM模式在开关管ON时传递的能量：E=(L*I2)/2pp而I=V*t/L=V*DT/L=V*D/(fL)pinonpinpinsp开关管ON时传递的功率为P=E/T=E*f=[L*(V*D/(f

2、L))2]*f/2onspinsps化简后P=V2*D2/(2Lf)oninpsOFF时传递的功率为P=UIoffoo根据能量守恒的原则，P=Ponoff即V2*D2/(2Lf)=UIinpsoo化简后U=V2*D2/(2LfI)oinpsoCCM波形图¢CCM模式CCM数学公式的推导•CCM模式可以用法拉第电磁感应定理推导：MOSFETON时U=N*dɸ/dt=N*△ɸ/tinponon即△ɸ=U*t/NoninonpMOSFETOff时U=N*dɸ/dt=N*△ɸ/tosoffoff即△ɸ=U*t/Noffooffs而稳态时，磁化磁通变化量应等于复位磁通变化量即△ɸ=△

3、ɸ=△ɸonoff且t=DT=D/fonst=(1-D)T==(1-D)/foffsn=N/Nps化简后U=V*D/[(1-D)n]oin工作特性比较¢MOSFET电压与电流应力比较ParametersCCMDCM(BCM)Vds_maxVin_max+nUo+Vsnubber+VmarginVin_max+nUo+Vsnubber+VmarginIds_peakIomax/[n*(1-Dmax)]2Iomax/[n*(1-Dmax)]Ids_avgDmax*Iomax/[n*(1-Dmax)]Dmax*Iomax/[n*(1-Dmax)]Ids_rms工作特性比较¢次级D

4、iode电压与电流应力比较ParametersCCMDCM(BCM)VKA_max(Vin_max/n)+Uo+Vmargin(Vin_max/n)+Uo+VmarginId_peakIomax/(1-Dmax)2Iomax/(1-Dmax)Id_avgIomaxIomaxId_rms工作模式选择¢关于CCM与DCM的选择•小功率（小于40W）推荐DCM◆可以用更小的变压器◆次级整流二极管没有反向恢复损耗◆相对较大的di/dt会带来一定的EMI问题◆反馈环路为无零点的一阶系统，容易补偿•中等功率（40-150W）推荐CCM◆相同输出功率，电流的峰值与有效值较DCM要小◆MO

5、SFET与变压器的损耗小于DCM◆次级整流二极管存在反向恢复损耗◆反馈存在右半面零点，无法补偿只能减少带宽避开工作模式选择¢关于CCM与DCM的选择•对于同一个电源的工作模式，与输入直流电压以及输出电流密切相关◆输入电压升高，电源往DCM模式过渡◆输出功率减少，电源往DCM模式过渡•较理想的方法◆低压输入，大功率输出时为CCM◆高压输入，小功率输出时为DCM•电感电流临界的条件第二部分变压器设计的技巧与问题分析内容简介¢反激变压器匝比的选取¢反激变压器的漏感与分布电容¢气隙的作用与选取¢变压器的绕制技术匝比的选取•匝比的选取跟电源的占空比息息相关n=[Vin(min)/(V

6、o+Vf)]*[Dmax/(1-Dmax)]或Dmax=n*(Vo+Vf)/Dmax=n*(Vo+Vf)/[Vin(min)+n*(Vo+Vf)][Vin(min)+n*(Vo+Vf)]由上式可以看出，Dmax∝n¢反激电源中，如果采用电流控制模式，为了避免出现次谐波振荡，建议最大占空比不要超过050.5，否则需要采用斜坡补偿¢匝比还决定这次级整流二极管的反向耐压值Vd=Vo+Vin(max)/n匝比的选取•匝比决定着初级的MOSFET的电压应力Vmos=Vin(max)+n*(Vo+Vf)由左图可知，增大匝比会使开关MOSFET的Vds电压应力增大，Snubber电路的损

7、耗也加大，从而影响电源的整体效率。漏感与分布电容•漏磁通：耦合电感或变压器中，由一次绕组产生，且不能匝链到二次绕组的部分磁通。（如右图）¢漏感：不能耦合到二次侧的电感，分布在变压器的整个线圈中，跟绕组是串联关系，因能量不能向二次侧释放，所以在开关管关断时刻会产生较大电压尖峰。漏感与分布电容•漏感的真实值：对反激变压器工作过程有影响的漏感，不仅仅包含初级不能耦合到次级的电感，还包含变压器二次绕组的漏感通过匝比折算到初级的漏感，以及布线所产生的电感，通过匝比折算到初级的电感即L=L+n2*L+n2*Llklkplksl