反激式变换器(Flyback Converter)的工作原理
反激变换器原理
反激变换器原理
反激变换器是一种常用的电力电子变换器，通过将输入的直流电压变换成所需的输出电压来实现能量的转换。
它由高频开关管、变压器、整流电路、滤波电路和控制电路等组成。
反激变换器的工作原理如下：
1. 开关管控制：反激变换器中的高频开关管（如MOSFET或IGBT）通过开关动作，周期性地打开和关闭。
开关管的导通
和截止决定了输入电压是否能够向变压器传递。
2. 能量储存：当开关管导通时，输入电压通过变压器的主绕组向储能元件（如电感、变压器副绕组或电容）储存能量。
由于能量储存元件的特性，电流开始增加，同时电压开始降低。
3. 能量释放：当开关管截止时，储能元件会释放储存的能量。
电感元件的电流开始减小，通过变压器的副绕组向输出端提供能量。
此时输出端的电压会升高。
4. 输出整流：变压器副绕组的电压经过整流电路（如二极管桥）后，变成直流电压，用于供应负载。
5. 控制电路：反激变换器需要一个控制电路来监测输出电压，并根据需要调整开关管的导通和截止时机，以使输出电压保持稳定。
控制电路通常使用反馈回路和比较器来实现。
根据所需的输出电压和负载性质，反激变换器可以选择多种拓
扑结构，如单端反激、双端反激等。
同时，反激变换器还可以通过合理的设计，在开关管截止时将储能元件的能量转移到输入电压源中，实现能量的回馈，提高整体效率。
反激式开关电源(flyback)环路设计基础
反激式开关电源(flyback)是一种常见的电源结构，广泛应用于电子设备中。
它具有结构简单、成本低廉、效率高等优点，在消费电子、工业控制和通信设备等领域被广泛应用。
本文旨在介绍反激式开关电源环路设计的基础知识，包括工作原理、设计步骤和注意事项。
一、反激式开关电源的工作原理1.1 反激式开关电源的基本结构反激式开关电源由输入滤波器、整流桥、高频变压器、功率开关器件、输出整流滤波器、控制电路等组成。
其中，高频变压器是反激式开关电源的关键部件，通过变压器实现输入电压的隔离和变换，功率开关器件则控制变压器的工作状态，实现电源的调节和稳定输出。
1.2 反激式开关电源的工作原理反激式开关电源通过功率开关器件周期性地将输入电压斩波，将输入电能存储在变压器的磁场中，然后再将其转换为输出电压。
在工作周期的后半段，存储的能量释放到输出负载上，从而实现对输出电压的调节。
通过控制功率开关器件的导通时间和断态时间，可以实现对输出电压的调节和稳定。
二、反激式开关电源环路设计的基础知识2.1 反激式开关电源的设计步骤（1）确定电源的输入输出参数：包括输入电压范围、输出电压、输出电流、负载调整范围等；（2）选择功率开关器件和高频变压器：根据电源的输入输出参数和工作频率选择合适的功率开关器件和高频变压器；（3）设计反激式开关电源的控制电路：根据所选的功率开关器件和高频变压器设计相应的控制电路，包括PWM控制电路、电源启动电路等；（4）设计输入输出滤波器和保护电路：设计输入输出滤波器，保证电源的输入输出稳定和干净，设计过压、过流、过温等保护电路，保证电源的安全稳定工作。
2.2 反激式开关电源环路设计的注意事项（1）磁性元件的设计：高频变压器和输出感应元件的设计是整个反激式开关电源设计的关键，应合理设计磁芯、线圈匝数等参数，保证磁性元件承载功率、效率和体积的平衡；（2）功率开关器件的选择和驱动：应选择合适的功率开关器件，并设计合理的驱动电路，保证功率开关器件的可靠工作和转换效率；（3）控制电路的设计：应根据功率开关器件的工作特性和工作频率设计合适的PWM控制电路和反馈控制电路，保证电源的稳定可调；（4）输入输出滤波器和保护电路的设计：应合理设计输入输出滤波器和保护电路，保证电源的输入输出稳定和安全可靠。
反激变换的原理及应用
反激变换的原理及应用一、什么是反激变换1.1 反激变换的定义反激变换（Flyback Conversion）是一种常用的电力转换方式。
它通过建立磁场来存储能量，并在合适的时机通过变压器将能量传递给输出负载。
反激变换主要由功率开关、输入和输出滤波电容、变压器和输出负载等组成。
1.2 反激变换的原理反激变换的原理是基于变压器的工作原理。
1.当功率开关关闭时，输入电源的能量储存在输入滤波电容中，并且与变压器的初级线圈形成闭环。
2.当功率开关打开时，输入滤波电容的电能将通过变压器的初级线圈传递，并储存在磁场中。
3.在合适的时机，功率开关再次关闭，导致变压器的磁场崩溃。
这个磁场的崩溃引起了反激电流，该电流通过变压器传递到输出负载。
二、反激变换的应用2.1 电源适配器反激变换被广泛应用于电源适配器中。
电源适配器是将交流电转换为直流电的设备，常用于电子产品中。
反激变换能够提供高效率和稳定的输出能量，同时体积小巧，适合被集成到各种电子设备中。
2.2 LED驱动器反激变换也被应用于LED驱动器中。
LED驱动器是将直流电转换为适合LED 工作的电流的设备。
相比于传统的线性驱动器，反激变换驱动的LED驱动器具有高效率和稳定的输出特性，可以更好地满足LED照明的需求。
2.3 电动汽车充电器在电动汽车充电器中，反激变换被用于将市电的交流电转换为适合电动汽车充电的直流电。
反激变换具有高效率和稳定的输出特性，可以确保电动汽车在充电过程中得到稳定可靠的能量供应。
2.4 太阳能逆变器太阳能逆变器是将太阳能电池板产生的直流电转换为交流电的装置。
反激变换在太阳能逆变器中扮演重要角色，由于太阳能电池板的输出电压波动大，反激变换能够通过调整变压器的工作频率和占空比来稳定输出交流电。
三、反激变换的优点•高效率：反激变换具有较高的能量转换效率，通常可以达到90%以上。
•稳定输出：反激变换通过合适的控制方式，可以实现稳定的输出电流和电压，适用于各种电子设备的供电。
反激变换器工作原理
反激变换器
28
V in (min) D max (1 D max )
(V out V D )
NP NS
(10)
V in (max) D min V in (min) D max
(11)
i P (max)
NS
I out
N P 1 D min
1 V in (max) D min 2 f s LP
2 2
C
f
D max I out V out f s
(16)
反激变换器
14
此页之后的内容在讲完变压器电抗器设计之后才细讲。 Iin Vin IP UP IS D US Iout Cf 八. 元器件的选择 Vout 4.变压器的设计
A.选定磁芯材料和型式--- 根据工作频率,磁化形式,传输功率,线圈绕组的绕制等要求, 以及磁芯的磁化曲线,供货情况等来确定磁芯材料. B.确定磁芯型材的大小---Ae,AW,lm 由电流密度参数法,有
Iout Cf 八. 元器件的选择 Vout 4.变压器的设计 根据(20),确定磁芯的大小. 于是得到Ae,AW,lm
C.确定原副边匝数---NP,NS
由(6),(6‘)和(11) 确定
NP
V in (max) D min f s Ae B
(23)
NS
(V out (max) V D ) 1 D min f s Ae B
2 N P I in DB
(34)
B
S
反激变换器
24
Iin Vin
IP UP
IS D US
Iout Cf 八. 元器件的选择 Vout 4.变压器的设计 E.变压器磁芯气隙lg的确定 加气隙后的B - H曲线
开关电源设计不可不看--Flyback电路原理
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。
hvff工作原理
hvff工作原理HVFF（High-Voltage Flyback Converter）是一种高压反激变换器，主要用于将低电压直流电源转换为高电压直流电源的电路。
它采用了自耦变压器和电压倍增器来实现高电压输出。
HVFF的工作原理可以分为两个阶段，即充电阶段和放电阶段。
在充电阶段，HVFF首先将输入的低电压直流电源接通到自耦变压器的输入端。
自耦变压器是HVFF中最关键的组件之一，它由一个共用的线圈和用于输送能量的主要线圈构成。
当输入电压施加到自耦变压器上时，根据变压器的设计，将在自耦变压器的主要线圈中产生瞬态电流。
瞬态电流通过自耦变压器的共用线圈，由瞬态电感能量储存器储存起来。
同时，输入电压施加到自耦变压器的反馈线圈上，通过反馈电感能量储存器反馈到输入电源上。
这样，HVFF开始在反馈电感能量储存器和瞬态电感能量储存器之间建立一次性的电磁能量存储。
在放电阶段，当充电完成后，HVFF会关闭输入电压，并将自耦变压器的输出电压波形输出到负载上。
输出电压是通过电压倍增器来实现的。
电压倍增器由一个或多个倍压二极管和滤波电感器组成。
当自耦变压器的输出电压施加到倍压二极管上时，倍压二极管会对输入电压进行滤波并输出到负载上。
在这个过程中，电压倍增器不断地将输入电压进行倍增，直到达到设计要求的输出电压。
HVFF的工作原理基于自耦变压器和电压倍增器之间的能量转换。
自耦变压器负责将输入电压存储为瞬态电流，而电压倍增器负责将存储的能量转换为输出电压。
通过这种方式，HVFF能够将低电压直流电源转换为高电压直流电源。
HVFF具有很多应用领域，例如电子市场中的充电设备、医疗设备、工业设备、科学研究领域等。
它的主要优点是工作效率高、体积小、使用方便。
然而，由于HVFF涉及到高电压的操作，所以在使用时需要格外注意安全问题，以防止电击或其他意外事件的发生。
总之，HVFF是一种将低电压直流电源转换为高电压直流电源的电路，它通过自耦变压器和电压倍增器之间的能量转换来实现高电压输出。
反激变换器的原理与设计
反激变换器的原理与设计反激变换器（flyback converter）是一种常用的直流电源变换器，能够将输入电压转换为所需的输出电压。
它主要由能量存储元件（电感器）、开关管（MOSFET）以及输出电压反馈回路等组成。
下面将详细介绍反激变换器的工作原理和设计要点。
1.原理：在能量存储阶段，切换管导通，输入电压通过电感器（主电感L）充电，电能被存储在电感器和漏感（副电感Lm）中。
此时二极管（D）关断。
在能量释放阶段，切换管关断，电感器中储存的能量开始传输。
电感器的电压将上升到储能电容器（C）和负载上，形成输出电压。
漏感中储存的能量也开始传输。
此时，二极管导通，漏感中的能量传递给负载和储能电容器。
2.设计要点：（1）选择合适的开关元件：切换管应选择能承受输入电压和输出功率的MOSFET管。
无源减压型和有源减压型的选型要求不一样，要根据具体需求进行选择。
（2）合理设计变压器：变压器设计是反激变换器设计的关键，主要包括匝数计算、电感值确定、磁芯选型等。
合理设计变压器能提高效率，减小开关压降。
（3）选取合适的反馈控制方式：常用的控制方式有电流模式控制和电压模式控制。
电流模式控制适用于负载变化较大的场景，能够保持输出电流的稳定性；电压模式控制适用于负载变化较小的场景，能够保持输出电压的稳定性。
（4）合理选择电容器和滤波电路：电容器的选择应根据输出电流和负载的特点来确定合适的容值。
滤波电路的设计可以减小电磁干扰和输出纹波。
（5）考虑过渡过程和保护措施：在设计过程中还要考虑到启动过程的稳定性、变压器的漏电感对输出电压的影响、过电流保护、过压保护等方面的问题，以确保变换器的可靠性和安全性。
总结：反激变换器作为直流电源转换器的重要一环，其设计和应用十分广泛。
设计反激变换器时，需要根据具体的输入输出电压和负载要求，选择适当的元件和控制策略，合理设计变压器和电路，以及充分考虑保护和稳定性问题。
这样可以提高反激变换器的性能，实现高效稳定的电源转换。
反激式和正激式变换器的工作原理
反激式和正激式变换器的工作原理反激式变换器和正激式变换器是电力电子领域中常见的两种变换器结构，它们在不同的应用场景下具有不同的工作原理。
一、反激式变换器的工作原理反激式变换器是一种常用的开关电源变换器，它通过开关管的开关动作来实现输入电压的变换。
反激式变换器一般由一个开关管、一个变压器、一个滤波电容和一个负载组成。
1. 工作原理反激式变换器的工作原理主要分为两个阶段：导通阶段和关断阶段。
导通阶段：当开关管导通时，变压器的一侧与输入电源相连，另一侧与负载相连。
此时，输入电流通过变压器的一侧流入，变压器的另一侧产生电磁感应，使得负载得到相应的电压。
关断阶段：当开关管关断时，变压器的一侧与负载相连，另一侧与滤波电容相连。
此时，由于变压器一侧的电流无法立即变为零，电流会通过滤波电容继续流向负载，从而使得负载得到稳定的电压。
2. 特点与应用反激式变换器具有体积小、成本低、效率高等优点，广泛应用于电力电子产品中。
例如，电视机、计算机、手机充电器等都采用了反激式变换器作为其电源模块，提供稳定的直流电压。
二、正激式变换器的工作原理正激式变换器是一种将输入电压转换为输出电压的变换器，它通过不断开关的方式来实现电压的变换。
正激式变换器一般由一个开关管、一个变压器、一个整流电路和一个滤波电容组成。
1. 工作原理正激式变换器的工作原理主要分为两个阶段：导通阶段和关断阶段。
导通阶段：当开关管导通时，输入电流通过变压器的一侧流入，变压器的另一侧产生电磁感应，使得负载得到相应的电压。
关断阶段：当开关管关断时，变压器的一侧与整流电路相连，另一侧与滤波电容相连。
此时，由于变压器一侧的电流无法立即变为零，电流会通过整流电路继续流向负载，从而使得负载得到稳定的电压。
2. 特点与应用正激式变换器具有输出电压稳定、抗干扰能力强等优点，广泛应用于电力电子领域中。
例如，直流电源、变频器等都采用了正激式变换器作为其电源模块，提供稳定的输出电压。
隔离反激式转换器的原理
隔离反激式转换器的原理隔离反激式转换器（Isolated Flyback Converter）是一种常见的开关电源。
它通过将输入电源转换为高频交流信号，再通过变压器隔离来转换输出电压和电流。
本文将介绍隔离反激式转换器的工作原理、基本结构和优缺点。
工作原理隔离反激式转换器的工作原理可以大致分为两个步骤：1.开关阶段：输入电源交替开关导通，输入电感谐振产生电压，对输出电容充电。
2.收集阶段：开关断路，变压器漏感电压对输出电容放电，输出电压向上升至需求水平，重复以上步骤。
通俗来讲，在隔离反激式转换器中，交替开关导通会创建脉冲电压，这个电压会给变压器施加冲击。
当开关关闭时，变压器次级线圈的能量被存储在电感上。
当变压器的交流电压高于输出电压时，输出电容会被放电。
这个过程可以产生一个可调的输出电压。
基本结构隔离反激式转换器通常由以下部件组成：1.输入直流电源。
2.输入滤波电容。
3.稳压器部件（如MOSFET活着BJT），用于控制电源开关。
4.计时器元件，组织开关电源的转换。
5.变压器，用于对输入电压和输出电压进行隔离和转换。
6.输出矩阵和电容。
7.输出rectifiers，过滤电容和稳压器元件，用于稳定输出电压。
优点和缺点隔离反激式转换器具有以下优点：1.可以在一个系统中连接多个负载。
2.可以利用矩阵和电容进行反射功率控制，提高系统的效率。
3.变压器隔离安全保证。
4.可以在低电压范围内实现高电压输出。
不过，隔离反激式转换器也存在缺点：1.使用隔离变压器增加成本。
2.由于变压器的固有漏阻，效率可能降低。
3.稳定输出电压可能受变压器比率和电容大小的影响。
4.变压器磁噪声会对系统产生干扰。
结论综上所述，隔离反激式转换器是一种常见的开关电源。
其工作原理是通过将输入电源转换为高频交流信号，再通过变压器隔离来转换输出电压和电流。
虽然隔离反激式转换器具有一些优点，如可以连接多个负载和可以在低电压范围内实现高电压输出。
但是，也存在一些缺点，如使用隔离变压器增加成本和变压器漏阻可能降低效率等。
反激变换器dcm模式公式推导
反激变换器dcm模式公式推导反激变换器（flyback converter）是一种常见的开关电源拓扑结构之一，其工作原理基于电感储能和开关器件的周期性开关。
当反激变换器处于离散(DCM)模式时，输入电压和输出电压之间的关系可以通过以下公式进行推导：1. 设定以下符号和参数：- $V_{in}$：输入电压- $V_{out}$：输出电压- $D$：开关周期内开关器件导通时间比例（占空比）- $T$：开关周期- $D_{max}$：开关器件最大导通时间比例- $L$：电感器- $C$：输出电容- $N$：变压器变比- $f_s$：开关频率- $V_c$：电容器电压（很小时，近似等于$V_{out}$）- $i_L$：电感器电流2. 离散(DCM)模式下，开关周期分为两个阶段：- Tonic（升压）阶段：开关器件导通，电感器储能- Fly（负载释放）阶段：开关器件关断，电感器释放能量给负载3. 在Tonic阶段，电感器电流的变化率为：$\frac{di_L}{dt} = \frac{V_{in} - V_c}{L}$4. 在Fly阶段，电感器电流的变化率为：$\frac{di_L}{dt} = \frac{-V_c}{L}$5. 因为电感器电流在升压阶段和负载释放阶段之间变化，所以我们可以将Tonic阶段中的电流变化时间分为两个阶段：- $t_{on,1}$：电压从0到$V_c$的时间- $t_{on,2}$：电压从$V_c$下降到0的时间6. 根据电感器电流变化率的方程，我们可以得到：$\frac{di_L}{dt}=\begin{cases}\frac{V_{in}-V_c}{L},&0\leq t\leq t_{on,1}\\\frac{-V_c}{L},&t_{on,1}\leq t \leq (t_{on,1}+t_{on,2})\\\end{cases}$7. 针对两个阶段的电流变化率方程，我们可以对其进行积分得到电感器电流的表达式：$i_L(t)=\begin{cases}\frac{V_{in}}{L}t,&0\leq t \leq t_{on,1} \\\frac{V_{in}}{L}t_{on,1} -\frac{V_c}{L}(t-t_{on,1}),&t_{on,1}\leq t\leq (t_{on,1}+t_{on,2}) \\\end{cases}$8. 在Fly阶段的t时刻，电感器电流$i_L(t)$降为0，因此：$\frac{V_{in}}{L}t_{on,1} - \frac{V_c}{L}(t_{on,1}+t_{on,2}) = 0$推导得到：$t_{on,1} = \frac{V_c}{V_{in}}(t_{on,1}+t_{on,2})$9. 在Tonic阶段的电感器电能变化为：$E_{L,1} = \frac{1}{2}L(i_L(t_{on,1})^2 - 0^2) = \frac{1}{2}L(\frac{V_{in}}{L}t_{on,1})^2 =\frac{1}{2}\frac{V_{in}^2}{L}t_{on,1}^2$10. 在Fly阶段的电感器电能变化为：$E_{L,2} = \frac{1}{2}L(0^2 - (-\frac{V_c}{L}(t_{on,1}+t_{on,2}))^2 =\frac{1}{2}\frac{V_c^2}{L}(t_{on,1}+t_{on,2})^2$11. 根据能量守恒的原理，Tonic阶段的能量改变和Fly阶段的能量改变之和应等于0：$E_{L,1} + E_{L,2} = \frac{1}{2}\frac{V_{in}^2}{L}t_{on,1}^2 +\frac{1}{2}\frac{V_c^2}{L}(t_{on,1}+t_{on,2})^2 = 0$12. 根据上述能量守恒的方程，我们可以解出$t_{on,1}$和$t_{on,2}$的关系：$(V_{in}^2)t_{on,1}^2 + (V_c^2 + 2V_{in}V_c)t_{on,1}t_{on,2} + (V_c^2)t_{on,2}^2 = 0$13. 这是关于未知数$t_{on,1}$和$t_{on,2}$的二次方程，可以使用求根公式求解。
开关电源03、flyback-converter
在电源电压 一定时开关管的电压和占空比有关， 故必须限制D 值。 二极管 D1承受的电压为
V D1 V0 V in K
反激变换器
开关电源技术—— tqzheng@
5
负载电流I0就是流过D1的电流平均值，由波形图可得 根据变压器的工作原理，有下面两个表达式：
W 1 I p min W 2 I s min
I s max
V0 L2
(1 D y )T s
在此过程中，磁芯中的磁通也线性减小，由
反激变换器
d
V0 W2
dt
磁通增量
(－ )
V0 W2
(1 D y )T s
开关电源技术—— tqzheng@
4
四、基本关系 稳态工作时，Q导通时铁芯磁通 的增长量必等于Q关断时的减少量， ( )
p
in
dt
L1
t＝Ton时ip达到最大值
I P max I P min
V in D y L1
Ts
在此过程中，磁芯中的磁通也线性增加 ,由
d
V in W1
dt
磁通增量
()
V in W1
D yTs
反激变换器
开关电源技术—— tqzheng@
3
三、开关Q关断工况
Fly-back Converter
反激变换器
开关电源技术—— tqzheng@
1
Flyback converter (反激变换器)
一、基本电路 由buck-boost推演而得. Iin Vin
隔离变压器
IP UP
IS D US
Iout Cf 率高; 2.输出电压纹波较大; 3.处理功率在150W以下; 4.小功率多组输出特别有效;
反激电路设计规范
反激电路设计规范
一、背景介绍
反激电路（Flyback Converter）是一种常用的单端变换器，可以用来实现电压和电流的变换，在多种电子产品的设计中，反激电路是一个非常重要的部分，因为它可以实现高效率的变换，并且具有较低的失败率和可靠性。
反激电路的正确设计对保证其正常工作至关重要，因此本文重点介绍反激电路设计规范，包括反激电路基础原理、电路分析、电路参数选择、对不同电路的设计等。
二、反激电路基础原理
反激电路是一种单相变换器，通过一个具有自动锁定和绝缘功能的变压器和可变电容等元件，来实现电压和电流之间的变换。
其工作原理是，在变压器的两节点之间施加一定的电压，即反激电压，使输出端的电压发生变化，由此实现电压和电流的变换。
反激电路的主要元件是一个变压器、一个可变电容和一个可变电感。
变压器起到自动锁定和绝缘的作用；可变电容调节输出电压；可变电感调节输出电流的大小。
控制反激电路的工作，可以使用恒定的变压器，也可以使用恒定功率的变压器，在使用恒定功率的变压器时，可以保证稳定的输出功率。
三、电路分析
反激电路是一种具有自动锁定和绝缘功能的单端变换器。
flyback原理
flyback原理Flyback原理是一种常见的开关电源拓扑结构，用于将直流电压转换为另一种直流电压。
它是一种离散元件的开关电源，具有结构简单、成本低廉的优点。
本文将详细介绍Flyback原理的工作原理、应用领域以及一些注意事项。
1. Flyback原理的工作原理Flyback原理是基于电感储能和磁能转换的原理。
在工作过程中，输入电压先通过一个开关管控制，然后通过变压器进行电能转换，最后输出所需的电压。
具体来说，当开关管导通时，输入电源会在变压器的初级线圈上形成一个电流，同时在磁芯中储存能量。
一旦开关管关闭，储存在磁芯中的能量将释放出来，通过变压器的副级线圈产生一个电压。
这个电压可以经过滤波电容得到稳定的直流电压输出。
2. Flyback原理的应用领域Flyback原理广泛应用于各种电子设备中，特别是低功耗的设备和要求高电压隔离的场合。
以下是一些Flyback原理的常见应用领域：- 电视机和显示器：Flyback变压器被用于产生高压驱动显示屏；- 电源适配器：Flyback变压器可以将输入电压转换为所需的输出电压和电流；- LED驱动器：Flyback变压器可以实现LED灯的恒流驱动；- 电动汽车充电桩：Flyback变压器可以将交流电转换为直流电并进行电池充电。
3. Flyback原理的注意事项在设计和应用Flyback原理时，需要注意以下几点：- 开关管的选择：应根据具体应用场景选择合适的开关管，以确保高效率和稳定性；- 变压器设计：变压器的设计需要考虑电流、电压和能量转换效率等因素；- 输出滤波：为了保持输出电压的稳定性，应合理设计滤波电容和电感；- 过载保护：在设计中应考虑过载保护电路，以避免损坏电子设备；- 温度管理：Flyback电源在工作过程中会产生一定的热量，需要合理设计散热系统。
总结：本文详细介绍了Flyback原理的工作原理、应用领域以及注意事项。
Flyback原理作为一种常见的开关电源拓扑结构，具有结构简单、成本低廉等优点，被广泛应用于各种电子设备中。
flyback的作用
flyback的作用
Flyback（反激式变换器）是一种在开关电源中常用的电路拓扑。
它的主要作用是将输入的直流电压转换为隔离的、高频的交流电压，然后通过变压器进行降压或升压，最终输出所需的直流电压。
Flyback 变换器具有以下几个主要作用：
1. 电压转换：Flyback 变换器可以将输入的直流电压转换为交流电压，通过变压器的变比实现升压或降压，从而得到所需的输出电压。
2. 隔离：Flyback 变换器中的变压器可以实现输入和输出之间的电气隔离，有效地防止了输入端和输出端之间的直接电气连接，提高了系统的安全性和抗干扰能力。
3. 高效能量转换：Flyback 变换器采用了开关电源技术，能够在高频率下进行能量转换，从而提高了能量传输的效率，减小了能量损耗。
4. 紧凑的尺寸：相比于其他类型的变换器，Flyback 变换器的电路结构较为简单，所需的元件数量较少，因此可以实现较小的尺寸和较高的功率密度。
5. 成本效益：Flyback 变换器的设计和制造成本相对较低，因此在许多应用中具有较高的性价比。
总之，Flyback 变换器在电源转换、隔离、效率和成本等方面具有优势，使其成为了一种广泛应用于各种电子设备和电源系统中的电路拓扑。
Flyback 工作原理及变压器设计(10.22)
7 计算气隙lg lg=0.4Pi×Lp×Ip2/Ae×△B2或者 lg=0.4Pi×Np2×Ae×10-8/Lp 对于反激：气隙不宜超过1mm,超过的话会导致漏感大, 对EMI 和开关管的Spike不利,气隙超过1mm,意味着变 压器不足以满足该功率。 8 根据J=Irms /3.14×r2 选择导线的线径 考虑趋肤效应的损耗，选择的导线线径应该小于2倍 的趋肤深度，一般线圈的温度在70oC时 ， △=7.09/f1/2 (cm) ,100oC时，△=7.65/f1/2 (cm) 。
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Ic = Ip = 2Po / (η*VIN*Dmax) η: 转换器的效率 公式导出如下: 输出功率 : Po = LIp2η / 2T 输入电压 : VIN = Ldi / dt设 di IN = LIpf / Dmax 或 Lp = VIN*Dmax / Ipf 则Po又可表示为 : Po = ηVINf DmaxIp2 / 2f Ip = 1/2ηVINDmaxIp ∴ Ip = 2Po / ηVINDmax
• 第二节. 工作原理 • 在图1所示隔离反驰式转换器(The isolated flyback converter)中, 变压器" T "有隔离与扼流 之双重作用.因此" T "又称为Transformer- choke. 电路的工作原理如下: • 当开关晶体管 Tr ton时,变压器初级Np有电流 2 Ip,并将能量储存于其中(E = LpIp / 2).由于Np与 Ns极性相反,此时二极管D反向偏压而截止,无能 量传送到负载.当开关Tr off 时,由楞次定律 : (e = -N△Φ/△T)可知,变压器原边绕组将产生一反向 电势,此时二极管D正向导通,负载有电流IL流通. 反激式转换器之稳态波形如图2.
FLYBACK 反激变换器
在Vin或Ro上升时减小Ton，Vin或Ro下降时增大Ton，从而使输出恒定
DCM设计原则和步骤
• 确定初/次级匝数比Np/Ns
• 开关管压降为
Vds
Vin
Np Ns
Vo
• 首先选择开关管的额定电压，参数的选择应使Vds尽量小，但应 保证即使有0.3Vin的漏感尖峰叠加于Vds，对开关管的极限值仍有 30%的裕度
• 此模式下，电感中储存的能量不完 全释放至负载中
互感
• 互感现象
• 由于N1和N2有磁的联系，即磁通Φ11即通过N1，而且还有一部分 Φ12通过N2，i1变化时， Φ12也随之发生变化，因此在N2中也会 产生感生电动势；反之，i2变化时，同样也会在N1中产生感生电 动势。
• 互感系数
• Φ11产生的磁通Φ12与线圈N2磁链，
磁路服从电路的基尔霍夫定律
• 由基尔霍夫定律第一定律得:磁路中任意一点 的磁通之和为零ΣΦ=0
•由基尔霍夫定律第二定律得:沿某一方向的任 意闭合回路的磁势的代数和等于磁压降的代数 和ΣIN=ΣΦR或ΣHl= ΣΦR
N匝线圈电感的计算
• 电感系数的定义
•由
L
=N；
i
BA；B
H；Hl
Ni；G m
忽略不计
L
N2
/ R
N 2G
N2
A
• 磁粉芯电感可等效为高磁导率材料磁芯与一个不同长度的气隙串 联
L N 2G N 2 A；
l
是磁粉芯磁导率随偏置电流加大而下降的百分比
气隙磁芯电感应用
• 如果实际测量中电感值过大，不要减少匝数， 这样可能会使损耗过大或磁芯饱和，可增加气 隙来减少电感。
=
A
17反激变换器的工作原理
17反激变换器的工作原理反激变换器（Flyback Converter）是一种非隔离式开关电源，常用于小功率应用，具有简单、成本低、体积小等优点。
其工作原理如下：一、基本结构反激变换器主要由变压器、开关管、输出整流滤波电路以及控制电路组成。
变压器是反激变换器的核心部件，它通过变压比实现输入到输出电压的转换。
二、工作模式反激变换器具有两个基本工作模式：储能和传递。
1. 储能模式（Energy Storage Mode）：在开关管关断时，输入电感储存能量。
此时输入电感的极性为相应端子电压的周期性上升状态，储能模式可以分为四个阶段：1）提供输入电感电流；2）电流线性到零磁能储能；3）零磁能转换为输出电能；4）功率管保持关断状态。
2. 传递模式（Energy Transfer Mode）：在开关管导通时，储能结果输出并传递能量。
传递模式循环的四个阶段如下：1）级联电感Ram选择开；2）输出电流流经界面变压器的1到3档；3）过渡到极限转情况，并根据从3到4的过渡转换；4）开关Tube开关。
三、工作过程反激变换器的工作过程可分为以下几个步骤：1.稳定化磁能储存：当开关管Q1关闭时，输入电感L1储存能量。
此时，输入电感L1的电压上升，存储能量。
2.关断开关管：当输入电流接近零时，控制电路检测到零电流情况，导致开关管Q1关闭，并切断输入电压。
3.能量转移：开关管Q1关闭后，储存的磁能在变压器T1中释放，并且通过二次绕组将能量传递给输出负载。
变压器的变比决定输出电压的大小。
4.输出整流滤波：输出电流通过二次绕组传递给输出端，再通过整流器和滤波器进行整流和滤波处理，得到平稳的直流输出电压。
5.反馈控制：控制电路会监测输出电压，当它低于预设值时，调整开关管的开关频率和占空比，使得输出电压保持稳定。
四、优缺点反激变换器的主要优点有：1.成本低：因为使用的元器件较少，制造成本较低。
2.体积小：相对于其它开关电源，反激变换器的体积较小，适用于空间有限的应用场景。
反激变换器工作原理
反激变换器工作原理
反激变换器（Flybacktransformer）是一种单端、双边输出电源设备，主要用于小功率应用，如电源电路、转换器等。
反激变换器利用磁性回线（flyback）及反激自动调节稳定输出电压。
它可以有效
地克服占空比的变化所导致的输出变化，常用于交流至直流的转换中。
反激变换器是一种单端变换器，其输入由一个线圈和一个驱动电路组成，输出主要来自另一个线圈，由一个具有反激特性的电感和一个二极管构成。
在反激变换器中，输入电压由控制电路引入，依照变换器的结构进行控制，通过控制电路的控制信号，使输入的电流在负载和反馈电路的反馈信号的变化中不断调整，在调节过程中，反激变换器采用了一个反激特性的电感为主体，它可以有效的平衡负载电流，从而实现稳定的工作电流。
反激变换器的控制电路可以采用多种方式来实现，其中最常用的就是半桥调制和三端稳压控制，这也是现在电源模块中最常采用的控制方式。
这两种控制方式都可以通过控制电路的调制以及二极管的操作，将输入的AC电压转换为输出的直流电压，使输出电流与负载的
变化保持一致，从而保证了输出电压的稳定性。
另外，反激变换器还可以采用多种方式进行改进和改进，以节约能源和提高性能，例如采用永磁驱动、多路控制等技术。
其中，永磁驱动可以缩短变换器内部损耗时间，提高输出电压变化速率；而多路控制可以更有效的利用电流，使变换器的效率更高。
以上就是反激变换器的工作原理，它是当今电子设备中应用最广
泛的电源设备，可以有效提高电源的效率和稳定性，同时能够节省电能，从而节约成本。
总的来说，反激变换器的优点极其明显，它提供了一个简单而又有效的方法，用于交流至直流的转换，为电子设备的应用发挥了重要作用。
Flyback-工作原理及变压器设计(10.22)解析
• 推算反射电压(Vref)：Vo/Vref=N2/N1 , Vo/Vin=D*Ns/(1-D)Np • ∴Vref=Vin*D/1-D • Vce(max)=Vref+Vin+Vspike • =Vin/1-D 经验flyback Vce<=2.2Vin.(当Dmax <0.4)
• 反激式变换器一般工作于两种工作方式 • 1. 电感电流不连续模式DCM (Discontinuous Inductor Current Mode)或称 " 完全能量转换 ": ton时储存在变压器中的所有 能量在反激周期 (toff)中都转移到输出端. • 2. 电感电流连续模式CCM ( Continuous Inductor Current Mode) 或称 " 不完全能量转 换 " : 储存在变压器中的一部分能量在toff末 保留到下一个ton周期的开始.
Flyback 工作原理及变压器设计
Part one： Flyback 工作原理
• 一、反激式转换器的优点有: • 1. 电路简单,能高效提供多路直流输出,因此 适合多组输出要求. • 2. 转换效率高,损失小. • 3. 变压器匝数比值较小. • 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.
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Ic = Ip = 2Po / (η*VIN*Dmax) η: 转换器的效率 公式导出如下: 输出功率 : Po = LIp2η / 2T 输入电压 : VIN = Ldi / dt设 di = Ip,且 1 / dt = f / Dmax,则: VIN = LIpf / Dmax 或 Lp = VIN*Dmax / Ipf 则Po又可表示为 : Po = ηVINf DmaxIp2 / 2f Ip = 1/2ηVINDmaxIp ∴ Ip = 2Po / ηVINDmax
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反激式变换器(Flyback Converter)的工作原理反激式变换器以其电路结构简单,成本低廉而深受广大开发工程师的喜爱,它特别适合小功率电源以及各种电源适配器.但是反激式变换器的设计难点是变压器的设计,因为输入电压范围宽,特别是在低输入电压,满负载条件下变压器会工作在连续电流模式(CCM),而在高输入电压,轻负载条件下变压器又会工作在不连续电流模式(DCM);另外关于CCM模式反激变压器设计的论述文章极少,在大多数开关电源技术书籍的论述中, 反激变压器的设计均按完全能量传递方式(DCM模式)或临界模式来计算,但这样的设计并未真实反映反激变压器的实际工作情况,变压器的工作状态可能不是最佳.因此结合本人的实际调试经验和心得,讲述一下不完全能量传递方式(CCM) 反激变压器的设计.二.反激式变换器(Flyback Converter)的工作原理1).反激式变换器的电路结构如图一.2).当开关管Q1导通时,其等效电路如图二(a)及在导通时初级电流连续时的波形,磁化曲线如图二(b).当Q1导通,T1之初级线圈渐渐地会有初级电流流过,能量就会储存在其中.由于变压器初级与次级侧之线圈极性是相反的,因此二极管D1不会导通,输出功率则由Co来提供.此时变压器相当于一个串联电感Lp,初级线圈电流Ip可以表示为:Vdc=Lp*dip/dt此时变压器磁芯之磁通密度会从剩磁Br增加到工作峰值Bw.3.当Q1截止时, 其等效电路如图三(a)及在截止时次级电流波形,磁化曲线如图三(b).当Q1截止时,变压器之安匝数(Ampere-Turns NI)不会改变,因为∆B并没有相对的改变.当∆B向负的方向改变时(即从Bw降低到Br),在变压器所有线圈之电压极性将会反转,并使D1导通,也就是说储存在变压器中的能量会经D1,传递到Co和负载上.此时次级线圈两端电压为:Vs(t)=Vo+Vf (Vf为二极管D1的压降).次级线圈电流:Lp=(Np/Ns)2*Ls (Ls为次级线圈电感量)由于变压器能量没有完全转移,在下一次导通时,还有能量储存在变压器中,次级电流并没有降低到0值,因此称为连续电流模式或不完全能量传递模式(CCM).三.CCM模式下反激变压器设计的步骤1. 确定电源规格.1. .输入电压范围Vin=85—265Vac;2. .输出电压/负载电流:Vout1=5V/10A,Vout2=12V/1A;3. .变压器的效率ŋ=0.902. 工作频率和最大占空比确定.取:工作频率fosc=100KHz, 最大占空比Dmax=0.45.T=1/fosc=10us.Ton(max)=0.45*10=4.5usToff=10-4.5=5.5us.3. 计算变压器初与次级匝数比n(Np/Ns=n).最低输入电压Vin(min)=85*√2-20=100Vdc(取低频纹波为20V).根据伏特-秒平衡,有: Vin(min)* Dmax= (Vout+Vf)*(1-Dmax)*n.n= [Vin(min)* Dmax]/ [(Vout+Vf)*(1-Dmax)]n=[100*0.45]/[(5+1.0)*0.55]=13.644. 变压器初级峰值电流的计算.设+5V输出电流的过流点为120%;+5v和+12v整流二极管的正向压降均为1.0V. +5V输出功率Pout1=(V01+V f)*I01*120%=6*10*1.2=72W+12V输出功率Pout2=(V02+V f)*I02=13*1=13W变压器次级输出总功率Pout=Pout1+Pout2=85W如图四, 设Ip2=k*Ip1, 取k=0.41/2*(Ip1+Ip2)*Vin(min)*Ton(max)/T= Pout/ŋIp1=2*Pout/[ŋ(1+k)*Vin(min)*Dmax]=2*85/[0.90*(1+0.4)*100*0.45]=3.00AIp2=0.4*Ip1=1.20A5. 变压器初级电感量的计算.由式子Vdc=Lp*dip/dt,得:Lp= Vin(min)*Ton(max)/[Ip1-Ip2]=100*4.5/[3.00-1.20]=250uH6.变压器铁芯的选择.根据式子Aw*Ae=Pt*106/[2*ko*kc*fosc*Bm*j*ŋ],其中: Pt(变压器的标称输出功率)= Pout=85WKo(窗口的铜填充系数)=0.4Kc(磁芯填充系数)=1(对于铁氧体),变压器磁通密度Bm=1500 Gsj(电流密度): j=5A/mm2;Aw*Ae=85*106/[2*0.4*1*100*103*1500Gs*5*0.90]=0.157cm4考虑到绕线空间,选择窗口面积大的磁芯,查表:EER2834S铁氧体磁芯的有效截面积Ae=0.854cm2它的窗口面积Aw=148mm2=1.48cm2EER2834S的功率容量乘积为Ap =Ae*Aw=1.48*0.854=1.264cm4 >0.157cm4故选择EER2834S铁氧体磁芯.7.变压器初级匝数及气隙长度的计算.1).由Np=Lp*(Ip1-Ip2)/[Ae*Bm],得:Np=250*(3.00-1.20)/[85.4*0.15] =35.12 取Np=36由Lp=uo*ur*Np2*Ae/lg,得:气隙长度lg=uo*ur*Ae*Np2/Lp=4*3.14*10-7*1*85.4mm2*362/(250.0*10-3mH)=0.556mm 取lg=0.6mm2). 当+5V限流输出,Ip为最大时(Ip=Ip1=3.00A),检查Bmax.Bmax=Lp*Ip/[Ae*Np]=250*10-6*3.00/[85.4 mm2*36]=0.2440T=2440Gs <3000Gs因此变压器磁芯选择通过.8. 变压器次级匝数的计算.Ns1(5v)=Np/n=36/13.64=2.64 取Ns1=3Ns2(12v)=(12+1)* Ns1/(5+1)=6.50 取Ns2=7故初次级实际匝比:n=36/3=129.重新核算占空比Dmax和Dmin.1).当输入电压为最低时: Vin(min)=100Vdc.由Vin(min)* Dmax= (Vout+Vf)*(1-Dmax)*n,得:Dmax=(Vout+Vf)*n/[(Vout+Vf)*n+ Vin(min)]=6*12/[6*12+100]=0.4182).当输入电压为最高时: Vin(max)=265*1.414=374.7Vdc.Dmin=(Vout+Vf)*n/[(Vout+Vf)*n+ Vin(max)]=6*12.00/[6*12.00+374.7]=0.1610. 重新核算变压器初级电流的峰值Ip和有效值Ip(rms).1).在输入电压为最低Vin(min)和占空比为Dmax条件下,计算Ip值和K值.(如图五)设Ip2=k*Ip1.实际输出功率Pout'=6*10+13*1=73W1/2*(Ip1+Ip2)*Vin(min)*Ton(max)/T= Pout'/ŋ(1)K=1-[Vin(min)* Ton(max)]/(Ip1*Lp) (2)由(1)(2)得:Ip1=1/2*{2*Pout'*T/[ŋ* Vin(min)*Ton(max)]+Vin(min)* Ton(max)/Lp}=0.5*{2*73*10/[0.90*100*4.18]+100*4.18/250.0}=2.78AK=1-100*4.18/[2.78*250]=0.40Ip2=k*Ip1=2.78*0.40=1.11A2).初级电流有效值Ip(rms)=[Ton/(3T)*(Ip12+Ip22+Ip1*Ip2)]1/2=[0.418/3*(2.782+1.112+2.78*1.11)] 1/2=1.30A11. 次级线圈的峰值电流和有效值电流计算:当开关管截止时, 变压器之安匝数(Ampere-Turns NI)不会改变,因为∆B并没有相对的改变.因此开关管截止时,初级峰值电流与匝数的乘积等于次级各绕组匝数与峰值电流乘积之和(Np*Ip=Ns1*Is1p+Ns2*Is2p).由于多路输出的次级电流波形是随各组负载电流的不同而不同, 因而次级电流的有效值也不同.然而次级负载电流小的回路电流波形,在连续时接近梯形波,在不连续时接近三角波,因此为了计算方便,可以先计算负载电流小的回路电流有效值.1).首先假设+12V输出回路次级线圈的电流波形为连续,电流波形如下(图一):1/2*[Is2p +Is2b]*toff/T=I02(3)Ls1*[Is2p–Is2b]/toff=V02+Vf (4)Ls2/Lp=(Ns2/Np)2(5)由(3)(4)(5)式得:Is2p=1/2*{2*I02/[1-D]+[V02+Vf]*[1-D]*T*Np2/[Ns22*Lp]}=0.5*{2*1/[1-0.418]+[12+1]*[1-0.418]*10*362/[72*250]}=5.72AIs2b =I01/[1-D]-1/2*[V01+Vf]*[1-D]*Np2/[Ns22*Lp]=1/0.582-0.5*13*0.582*10*362/[72*250]=-2.28A <0因此假设不成立.则+12V输出回路次级线圈的电流波形为不连续, 电流波形如上(图七). 令+12V整流管导通时间为t’.将Is2b=0代入(3)(4)(5)式得:1/2*Is2p*t’/T=I02(6)Ls1*Is2p/t’=V02+Vf (7)Ls2/Lp=(Ns2/Np)2(8)由(6)(7)(8)式得:Is2p={(V02+Vf)*2*I02*T*Np2/[Lp*Ns22]}1/2={2*1*[12+1]*10*362/[72*250]} 1/2=5.24At’=2*I02*T/ Is2p=2*1*10/5.24=3.817us2).+12V输出回路次级线圈的有效值电流:Is2(rms)= [t’/(3T)]1/2*Is2p=[3.817/3*10] 1/2*5.24=1.87A3).+5v输出回路次级线圈的有效值电流计算:Is1rms= Is2(rms)*I01/I02=1.87*10/1=18.7A12.变压器初级线圈和次级线圈的线径计算.1).导线横截面积:前面已提到,取电流密度j=5A/mm2变压器初级线圈:导线截面积= Ip(rms)/j=1.3A/5A/mm2=0.26mm2变压器次级线圈:(+5V)导线截面积= Is1(rms)/j=18.7A/5A/mm2=3.74 mm2(+12V)导线截面积= Is2(rms)/j=1.87A/5A/mm2=0.374mm22).线径及根数的选取.考虑导线的趋肤效应,因此导线的线径建议不超过穿透厚度的2倍.穿透厚度=66.1*k/(f)1/2k为材质常数,Cu在20℃时k=1.=66.1/(100*103)1/2=0.20因此导线的线径不要超过0.40mm.由于EER2834S骨架宽度为22mm,除去6.0mm的挡墙宽度,仅剩下16.0mm的线包宽度.因此所选线径必须满足每层线圈刚好绕满.3).变压器初级线圈线径:线圈根数=0.26*4/[0.4*0.4*3.14]=0.26/0.1256=2取Φ0.40*2根并绕18圈,分两层串联绕线.4).变压器次级线圈线径:+5V: 线圈根数=3.74/0.1256=30取Φ0.40*10根并绕3圈, 分三层并联绕线.+12V: 线圈根数=0.374/0.1256=3取Φ0.40*1根并绕7圈, 分三层并联绕线.5).变压器绕线结构及工艺.为了减小变压器的漏感,建议采取三文治绕法,而且采取该绕法的电源EMI性能比较好.四.结论.由于连续模式下电流峰值比不连续模式下小,开关管的开关损耗较小,因此在功率稍大的反激变换器中均采用连续模式,且电源的效率比较高.由于反激式变压器的设计是反激变换器的设计重点,也是设计难点,如果参数不合理,则会直接影响到整个变换器的性能,严重者会造成磁芯饱和而损害开关管,因此在设计反激变压器时应小心谨慎,而且变压器的参数需要经过反复试验才能达到最佳.。