反激变换器的原理与设计(经典)
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。
反激变换器资料课件
电压调整率是衡量反激变换器输出电压稳定性的重要指标。 好的电压调整率意味着在输入电压变化或负载变化时，输出 电压能够保持稳定。
负载调整率
负载调整率是衡量反激变换器输出电流稳定性的重要指标。 好的负载调整率意味着在负载电流变化时，输出电压能够保 持稳定。
电磁干扰与噪声分析
电磁干扰
反激变换器在开关过程中会产生电磁干扰，可能对周围电子设备和系统产生影响 。因此，需要采取措施降低电磁干扰，如优化电路设计、使用屏蔽等。
反激变换器资料课 件
contents
目录
• 反激变换器概述 • 反激变换器的工作状态 • 反激变换器的设计要点 • 反激变换器的性能分析 • 反激变换器的优化策略 • 反激变换器的实际案例分析
01
CATALO义
反激变换器是一种将输入直流电 压转换为输出直流电压或直流电 流的电源转换器。
二极管类型
选择适当的整流二极管， 如肖特基二极管、硅整流 二极管等，以满足电路的 整流需求。
开关频率
根据电路需求和变压器设 计，选择适当的开关频率 ，以提高变换器的效率。
输出滤波器的设计
1 2
电容类型
根据输出电压和电流的纹波要求，选择适当的输 出电容类型，如陶瓷电容、电解电容等。
电感类型
选择适当的输出电感类型，如铁氧体电感、绕线 电感等，以满足输出滤波需求。
详细描述
在断续导电模式下，反激变换器的开关管在每个周期的开始阶段短暂导通，然后关闭。当开关管关闭 时，磁芯中的能量通过变压器传递到输出端。随着磁芯中的能量逐渐减少，输出电压逐渐下降。在下 一个周期开始时，开关管再次导通，重新为磁芯提供磁化能量。
临界导电模式
总结词
临界导电模式是连续导电模式和断续导 电模式之间的过渡状态。在此模式下， 反激变换器的开关管在每个周期的某个 时刻关闭，以限制磁芯中的能量。
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
反激式变换器(Flyback Converter)的工作原理
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.。
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。
(完整word版)反激电路
一、 单端反激变换器1、单端反激变换器的原理图如下：i 1i 2V o+-2、工作原理单端反激变换器主要用在250W 以下的电路中，其中的变压器既有变压器的作用，也有电感的作用其有两种工作方式：一是完全能量转换方式，即电感电流断续工作模式；二是不完全能量转换方式，即电感电流连续工作模式。
工作过程：当Tr 导通时，电源电流流过变压器原边，i1增加，其变化为11//L V dt di s =，而副边由于二极管D 的作用，i2为0，变压器磁心磁感应强度增加，变压器储能；当Tr 关断时，原边电流迅速降为0，副边电流i2在反激作用下迅速增大到最大值，然后开始线性减小，其变化为22//L V dt di o =，此时原边由于开关管的关断，电流为0，变压器磁心磁感应强度减小，变压器放能。
3、工作波形工作波形如下：连续工作模式： 断续工作模式：V g -V 2i 1i 2V Trt4、电压增益（1） 连续工作模式下的电压增益：理想状态下，由副副边绕组在一个周期中的伏秒值为0可得：s o s s T D V T nD V )1(11-= （1-1）故可得电压增益为：111D D nV V M s o -==（1-2） 而在实际中，由于变压器存在一次绕组内阻r1，二次绕组内阻r2，故可得：s o s s T D r I V T nD r I V )1)(()(122111--=- （1-3）而 o I I =2 （1-4）221/n r r = （1-5）o o s o o D nI D V I V I //11==（为计算方便，设Do=（1-D1）） （1-6）故将（1-4）（1-5）（1-6）代入（1-3）可得)1)((2121--==os o o s o D D nV r I D DnV V M (1-7) （2）断续工作模式下的电压增益：由面积相等可得式：2/2s p s o T D I T I ∆= (1-8)由s p o s s T D V T D nV =1可得V g-V 2i 1i 2V Trto s p V D nV D /1= （1-9）而 112/nL T D V I s s =∆ （1-10） 将（1-9）（1-10）代入（1-8）可得：1112L V D V T D V I o s s s o =（1-11）临界连续时，即可以看作连续又可以看作断续，此时：111D D nV V s o -=，所以临界连续电流为：112)1(nL D T D V I s s oc -=（1-12）当D=1/2时取最大值，为：18nL T V I ss ocm =（1-13） 将（1-13）代入（1-11），可得断续工作模式下的电压增益为：oocm s o I DI nV V M 214== （1-14）二、 双管反激变换器1、双管反激变换器原理图如下：V o+-2、工作原理当功率大于200W 的时候，不宜采用单端反激电路，可采用双管反激电路。
反激变换器——第六章
由式(4.8)有
6.2 不连续模式下反激变换器的基本工作原理
由式(4.9)有
由式(4.10)有
6.2 不连续模式下反激变换器的基本工作原理
根据式(4.11)，初级所需的总园密耳数为
选用19号线，其园密耳数为1290
根据式(4.12)，可得次级电流为
复位时间Tr满足（0.8T-Ton）=16-9.9=6.1μ s
6.2.3 反激拓扑的电磁原理
防止反激变换器磁心饱和的方法：给磁心加气隙 • 采用实心铁氧体磁心，研磨掉EE型或罐型磁心中 心柱的一部分形成气隙；在U型或UU型磁心的两 半间插入塑料薄片形成气隙。
• 采用MPP(坡莫合金粉末)磁心
6.2 不连续模式下反激变换器的基本工作原理
1、铁氧体磁心加气隙防止饱和 铁氧体磁心加气隙作用：
反馈环路在Vdc或Ro上升时减小Ton ，在Vdc或Ro下降时增大Ton，从而自动调整输出。
6.2 不连续模式下反激变换器的基本工作原理
6.2.2 设计原则和设计步骤
1、确定初/次级匝数比（匝比决定了不考虑漏感尖峰时开关管可承受的最大 关断电压应力Vms） 忽略漏感尖峰并设整流管压降为1V，则直流输入电压最大时开关管的最大电 压应力为
Q1关断时，励磁电感的电流使各绕组反向，设此时次级只有一个主次级绕 组Nm，无其他辅助绕组。则由于电感电流不能突变，在Q1关断瞬间，变压 器次级电流幅值为 几个开关周期之后，次级直流电压上升到Vom。Q1关断时，Nm同名端电压 为正，电流从该端输出并线性下降，斜率为dIs/dt=Vom/Ls。其中Ls为次级 电感。若次级电流Is再次导通之前降到零，则变压器存储的能量在Q1再次导 通之前已经传送到负载端，变压器工作在不连续模式。一个周期T内直流母线 电压提供的功率为
有源箝位反激变换器分析与设计
有源箝位反激变换器分析与设计时间：2012-01-10 18:30:38 来源：作者：1. 引言反激(Flyback)变换器由于具有电路拓扑简洁、输入输出电气隔离、电压升/降范围宽、易于多路输出等优点，因而广泛用于中小功率变换场合。
但是，反激变换器功率开关电压、电流应力大，漏感引起的功率开关电压尖峰必须用箝位电路来限制。
作者在文献[1]中对RCD箝位、LCD箝位、有源箝位反激变换器进行了比较研究，得出有源箝位技术使反激变换器获得最优综合性能的结论。
图1 有源箝位反激变换器电路拓扑图2 有源箝位反激变换器原理波形2. 有源箝位反激变换器稳态原理分析有源箝位反激变换器电路拓扑及原理波形，分别如图1、图2所示[2]。
变压器用磁化电感Lm、谐振电感Lr(包括变压器漏感和外加小电感)和只有变比关系的理想变压器T表示，Cr为等效电容，包括两个开关S和SC的输出电容。
稳态工作时，每个开关周期分为七个开关状态阶段，各开关状态等值电路如图3所示。
七个开关状态为：① t=t0～t1：t0时刻，功率开关S开通，箝位开关SC及其寄生二极管Dc与整流二极管D均截止，Lm与Lr线性充电；② t=t1～t2：t1时刻，S关断，磁化电感电流即谐振电感电流以谐振方式对Cr充电，开关管S漏源电压uDS近似线性上升；③ t=t2～t3：t2时刻，uDS上升到Ui+uC，DC开通，将Lr和Lm串联支路端电压箝位在uC≈Uo(N1/N2)，磁化电流通过箝位支路对CC充电（CC>Cr）,u1下降规律为u1=-uCLm/(Lr+Lm)；④ t=t3～t4：t3时刻，u1已经下降到使D正偏导通，随后u1箝位在-Uo(N1/N2)，Lr和CC开始谐振，Lr上的电压为uC-Uo(N1/N2)，iC下降速率为[uC-Uo(N1/N2)]/Lr，在iC开始反向之前开通SC，SC便获得了零电压开通(ZVS)；⑤ t=t4～t5：t4时刻，SC关断，Lr与Cr谐振，在Cr放电期间u1仍然被箝位在-Uo(N1/N2)值上；⑥ t=t5～t6：t5时刻，uDS=0，假定Lr储能大于Cr储能，足以使S体内寄生二极管Ds开通，Lr 上电压箝位在Ui+Uo(N1/N2)值上，则副边整流二极管D中电流i2下降速率为(Lm>>Lr) (1)⑦ t6～t7：t6时刻S零电压ZVS开通，随着iLr上升，i2逐渐下降，t7时刻iLr已上升到磁化电流iLm值，i2=0，D反偏，u1由-Uo(N1/N2)变为Ui，随后Lm和Lr再次线性充电，新的PWM开关周期又开始了。
反激变换器的原理与设计
反激变换器
16
反激变换器 • 电路拓扑更为简洁，易于控制 • 在中小功率变换场合（200W以下）应用 广泛 • 适合多路输出场合
17
2.2 反激变换器的原理与设计
图2-1 反激变换器电路
18
2.2.1 原理分析
i1
0
t
i2
0 DTs Ts (1+D)Ts t
( a ) CCM模 式
i1
7
双管正激式
8
双管正激式 • 电路结构简单，适用于中小功率场合 • 不需采取附加复位电路来实现变压器 磁芯磁复位 • 功率管的占空比要小于0.5
9
推挽变换器
10
推挽变换器 • 电路结构简单 • 变压器磁芯双向磁化 • 电路必须有良好的对称性，否则容易引起
直流偏磁导致磁芯饱和 • 变压器绕组必须紧密耦合，以减小漏感
U
2 i min
TO2N
max
POmax 2TS
0 N12SC 108
(2-19)
B
U i TON N1SC 108
(2-20)
根据(2-19)、(2-20)式，可得磁芯上所开气隙长度 为
2Po max TS0 B2SC 108
2 20 3.33106 0.4 17002 0.4118 0.75108
31
④ DCM模式时，变压器副边整流二极管在原边 功率管再次开通前电流已下降到零，没有二 极管反向恢复问题； CCM模式时，则存在副边整流二极管的反向 恢复问题。
32
2.2.2 20W 27VDC/+15V(1.0A)、-5V(0.2A)、 +5V(0.4A)机内稳压电源设计与试验
* 设计为DCM模式； * 采用电流型控制方式； * 功率电路采用RCD箝位反激变换器
反激式变换器原理设计与实用
反激式变换器原理设计与实用1、引言反激式转换器又称单端反激式或“BUCK-BOOST”转换器，因其输出端在原边绕组关断时获得能量故而得名。
在反激变换器拓扑中，开关管导时，变压器储存能量，负载电流由输出滤波电容提供；开关管关断时，变压器将储存的能量传送到负载和输出滤波电容，以补偿电容单独提供负载电流时消耗的能量。
其优点如下：a、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；b、输入电压在很大的范围内波动时，仍可有较稳定的输出，目前己可实理交流输入85-265V间，无需切换而达到稳定输出的要求；c、转换效率高，损失小；d、变压器匝数比值小。
2、反激变换器工作原理以隔离反激式转换器为例（如右图），简要说明其工作原理：当开关管VT 导通时，变压器T初级Np有电流Ip，并将能量储存于其中（E=Lp*Ip²/2）。
由于初级Np与次级Ns极性相反，此时次级输出整流二极管D反向偏压而止，无能量传送到负载。
当开关管VT关断时，由楞次定律：（感应电动势E=—N Δ∮/ΔT）可知，变压器原边绕组将产生一反向电动势，此时输出整流二极管D正向导通，负载有电流Il流通。
由图可知，开关管Q导通时间Ton的大小将决定IP、Vds的幅值为Vds（max）=Vin/1-Dmax。
（其中Vin:输入直流电压；Dmax：最大占空比Dmax=Ton/T）。
由此可知，想要得到低的漏极电压，必须保持低的Dmax，也就是Dmax<0.5，在实际应有中通常取Dmax=0.45，以限制Vds（max）≦2Vin。
开关管VT导通时的漏极工作电流Id，也就是原边峰值电流Ip，根据能量守恒原则即原副边安匝数相等NpIp=NsIs可导出等式：Id=Ip=Il/n。
因Il=Io，故当Io一定时，匝比N的大小即决定了Id的大小。
原边峰值电流Ip也可用下面公式表示：Ip=2Po/(n*Vin*Dmax)(n转换器的效率)。
推导过程如下：∵一个工作周期内T输出功率可表示为：Po=Lp* Ip²*n/2T。
反激变换器——精选推荐
5.2 反激变换器反激变换器就是在Buck-Boost变换器的开关管与续流二极管之间插入高频开关变压器，从而实现输入与输出电气隔离的一种DC-DC变换器，因此，反激变换器实际上就是带隔离的Buck-Boost变换器。
反激变换器能量传输的时机与正激变换器正好相反，它是在开关关断期间向负载传输能量。
由于反激变换器的高频变压器除了起变压作用外，还相当于一个储能电感，因此，反激变换器也称之为“电感储能式变换器”或“电感变换器”。
5.2.1 单管反激变换器的组成和工作原理1. 单管反激变换器的电路组成及工作原理单管反激变换器的主电路结构如图5.2.1所示，图中V i为输入电压、V O为输出电压、i O 为输出电流、VT为开关管，VD为续流二极管、C为输出滤波电容、R L为负载电阻。
L1、L2为高频变压器T的原、副边分别对应的电感，流过原、副边的电流分别为i N1、i N2，变压器变比n=N1/N2，变压器变比的倒数用“γ”表示，即γ= N2/N1（后面的分析会发现：对于反激变换器，其有关表达式中用“γ”表示更好）。
oV图5.2.1单端反激变换器的主电路图单管反激变换器的工作原理：在开关管VT导通期间，输入电压V i加在一次电感L1上，流过原边的电流i N1线性增加，高频变压器将电能转换成磁能储存在电感L1中。
因二次绕组同名端与一次绕组同名端相反，使得整流二极管VD因反偏而截止，二次侧无电流流过，负载仅由输出滤波电容C提供电能。
在开关管VT关断期间，流过原边的电流i N1变为零，其变压器二次侧感应电压使续流二极管VD正偏而导通，储存在变压器原边电感L1中的磁能通过互感耦合到L2，变压器释放能量，流过变压器副边的电流i N2线性减小。
可见，反激变换器的高频变压器实际是一个初级与次级紧密耦合的电感器。
显然，对于反激变换器，当晶体管导通时，高频开关变压器的初级电感线圈储存能量；而当晶体管关断时，初级线圈中储存的能量才通过次级线圈释放给负载，即反激变换器在开关管导通期间储存能量，而在开关管关断期间才向负载传递能量。
反激式开关电源设计详解
反激式开关电源设计详解
一、反激式开关电源的结构与工作原理
反激式开关电源（也称为反激变换器）是一种半桥变换器，它由开关
电源的基本组成部件组成，其中包括变压器、控制器IC、开关电源模块、电容器等部件。
反激式开关电源的工作原理是利用反馈信号（也称为反激
信号）来实现开关控制，它可以检测输出电压（也称为反馈电压），并将
其与预设的电压比较，然后根据比较结果改变开合时间，使输出电压保持
稳定，这就是其原理。
另外，反激式开关电源还具有以下特点：
（1）反激式开关电源的效率比直流-直流变换器的效率要高得多，可
以达到90%以上。
（2）反激式开关电源的输入电压范围宽，适用于家用电器的输入，
其输入电压范围可以达到85V~265V，可以兼容不同的地区的电压范围。
（3）反激式开关电源的输出电流调节范围较宽，可以调节电流的幅
度达到一定范围内，以满足家用电器对电流稳定性的要求。
《反激变换器演示》课件
01
注意事项
02Βιβλιοθήκη 0304始终确保电源已关闭再进行操 作。
使用合适的工具和仪器进行测 量。
注意安全，避免触电和过热。
优化方法与技巧
调整变压器匝数比
改变匝数比可以改变输出电压。
调整开关频率
改变频率可以改变效率或体积。
优化方法与技巧
• 优化磁芯材料：选择合适的磁芯材料可以提高效 率。
优化方法与技巧
技巧 使用专业软件进行设计优化。
通过控制开关管的导通和关断 时间，实现输出电压的调节。
电流转换过程
当开关管导通时，电流从输入端流经 开关管和变压器初级线圈，产生磁场 。
通过控制开关管的导通和关断时间， 实现输出电流的调节。
当开关管关断时，磁场消失，变压器 次级线圈产生感应电动势，输出电流 。
03
反激变换器的电路设计
输入输出电压设计
详细描述
在LED驱动电路中，反激变换器的作用是将输入的直流电或交流电转换为适合LED的直流电流，以控 制LED的亮度和颜色。由于LED对于电流和电压的要求较高，因此需要稳定的驱动电路来保证其正常 工作，而反激变换器恰好能够满足这一需求。
工业控制应用案例
总结词
在工业控制领域，反激变换器主要用于实现信号的隔离和传输，保证控制系统的稳定性 和安全性。
反激变换器的应用场景
01
02
03
开关电源
反激变换器在各种电子设 备中作为开关电源使用， 如计算机、打印机、显示 器等。
适配器
反激变换器广泛应用于各 种电子设备的电源适配器 中，如手机充电器、平板 电脑充电器等。
LED照明
反激变换器在LED照明领 域应用广泛，用于驱动 LED灯具，提供稳定的照 明电源。
第4章 反激变换器原理与设计
γ
USWR
=
USW n
D
γ
开关电源技术与设计
4.1.3 占空比D及输出电压
由初级回路等效电路可知占空比
D= Ton = Uoff Ton + Toff Uon + Uoff
其中 Uon = UIN - USW ； Uoff = UOR (次级反射电压)= n(UO +UD ) 。在反激变换器中
输入电压U IN 一般远大于开关管导通压降U SW ，即 Uon = UIN - USW ≈ UIN 。因此，在 CCM
或 BCM 模式下，占空比
D= Uoff = n(UO + UD ) Uon + Uoff UIN + n(UO + UD )
由此，可得反激变换器输出电压
UO
=
D n × (1−
D) U IN
−UD
(4.1.3)
2019/5/24
开关电源技术与设计
由于前面在推导占空比D过程中，并未考虑变换器效率η对占空 比D的影响，因此在实际计算过程中常借助Buck-boost变换器占空 比表达式导出反激变换器设计过程中常用到的占空比表达式
在开关管关断瞬间，漏感电流 I LPK 先对 MOS 管 D-S 极间寄生电容 Cds 充电，使 UDS 两
端电压由 0 上升到U IN ，此时 Q1 完全截止，次级整流二极管 D2 开始导通，如图 4.2.1 中的 t1～
t2 阶段，充电等效电路如图 4.2.2 所示。
Uds
Cds
LLK
与漏感
U形ds成的高频振荡 Cds
LLK
Uin+Uclamp
Uin+Ucmin Uin+UOR
反激变压器原理与设计
反激变压器原理与设计
在工作原理上，反激变压器首先通过一个开关管（一般为MOSFET或IGBT）将输入电源与主电感连接。
当开关管导通时，输入电流经过主电感，这时主电感累积了电能。
当开关管关断时，主电感的电流突然减小，这导致主电感上出现一个
反向电压。
由于保持电压不变的原理，主电感上的反向电压将使得次电感
端口上的电压急剧升高。
接着，依靠这个急剧升高的电压，就可以将储存在次电感中的电能释
放出来，驱动负载电路。
通过控制开关管的导通与关断，可以调整反激变
压器的输出电压与电流。
在反激变压器的设计中，需要考虑以下几个方面：
1.输入输出电压与电流的选择：通过仔细设计反激变压器的电感与绕组，可以实现所需的输入输出电压与电流。
2.能量传输效率：提高反激变压器的能量传输效率可以减少能量损耗
与热量产生，同时也能够提升整个电子设备的性能。
3.开关管的选择：开关管的导通与关断速度对反激变压器的工作效果
有很大的影响。
因此，选择合适的开关管可以提高反激变压器的性能与可
靠性。
4.保护措施：由于反激变压器通常工作于高频交流输入信号下，因此
需要采取一系列保护措施，以确保其安全可靠地工作。
总结起来，反激变压器是一种通过储能与释能方式实现电能转换的特
殊变压器。
在设计反激变压器时，需要考虑输入输出电压与电流的选择、
能量传输效率、开关管的选择以及保护措施等因素。
这些设计原理与策略能够确保反激变压器在电子设备中正常高效地工作。
反激式(RCD)开关电源原理及设计
反激式(RCD)开关电源原理及设计[导读]反激拓扑的前身是Buck-Boost变换器，只不过就是在Buck-Boost变换器的开关管和续流二极管之间放入一个变压器，从而实现输入与输出电气隔离的一种方式，因此，反激变换器也就是带隔离的Buck-Boost变换器。
关键词：反激式开关电源因该电源是公司产品的一个配套使用，且各项指标都不是要求太高，故选用最常用的反激拓扑，这样既可以减小体积（给的体积不算大），还能降低成本，一举双的！反激拓扑的前身是Buck-Boost变换器，只不过就是在Buck-Boost变换器的开关管和续流二极管之间放入一个变压器，从而实现输入与输出电气隔离的一种方式，因此，反激变换器也就是带隔离的Buck-Boost变换器。
先学习下Buck-Boost变换器工作原理简单介绍下1.在管子打开的时候，二极管D1反向偏置关断，电流Is流过电感L，电感电流IL线性上升，储存能量！2.当管子关断时，电感电流不能突变，电感两端电压反向为上负下正，二极管D1正向偏置开通！给电容C充电及负载提供能量！3.接着开始下个周期！从上面工作可以看出，Buck-Boost变换器是先储能再释放能量，VS不直接向输出提供能量，而是管子打开时，把能量储存在电感，管子关断时，电感向输出提供能量！根据电流的流向，可以看出上边输出电压为负输出！根据伏秒法则Vin*Ton=Vout*ToffTon=T*DToff=T*（1-D）代入上式得Vin*D=Vout*（1-D）得到输出电压和占空比的关系Vout=Vin*D/（1-D）看下主要工作波形从波形图上可以看出，晶体管和二极管D1承受的电压应力都为Vs+Vo（也就是Vin+Vout）；再看最后一个图，电感电流始终没有降到0，所以这种工作模式为电流连续模式（Ccm模式）。
如果再此状态下把电感的电感量减小，减到一定条件下，会出现这个波形！从上图可以看出，电感电流始终降到0后再到最大，所以这种模式叫不连续模式（DCM模式）。
反激变换器实验总结报告(各个部分比较齐全)
0.035
0.04
0.045
0.05
时间t/s
（b）
40
35
30
输
25
出 电 20 压
15
/ V 10
5
0
-5 0
输出20V
0.005
0.01
0.015
0.02
0.025
0.03
0.035
0.04
0.045
0.05
时间t/s
（c） 图 2.6 不同输入条件下输出电压仿真波形
经过分析发现，该变换器采取闭环控制策略后，对输入电压的扰动具有很 好的抗干扰性，与开环控制相比较，闭环控制的稳态特性优于开环控制的稳态特 性，在输入电压发生扰动时，输出电压能够跟随给定值保持恒定。
A
B
接下来，我们把这个电路，从 A、B 两点断开，然后在断开的地方接入一个变压 器，得到下图：
*
*
为什么变压器要接在这个地方？因为 buck-boost 电路中，电感上承受的双向伏 秒积是相等的，不会导致变压器累积偏磁。我们注意到，变压器的初级和基本拓 扑中的电感是并联关系，那么可以将变压器的励磁电感和这个电感合二为一。另 外，把变压器次级输出调整一下，以适应阅读习惯。得到下图：
30
25
输
20
出 电
15
压 / 10 V
5
0
-5 0
输入为10V时
0.005
0.01
0.015
0.02
0.025
0.03
0.035
0.04
0.045
0.05
时间t/s
(a)
40
35
输 出30 电25 压
20
反激变压器原理及设计方法
反激变压器原理及设计方法本文来自: 原文网址：/articlescn/xformer/0073639.html本文来自: 原文网址：/articlescn/xformer/0073639.html本文来自: 原文网址：/articlescn/xformer/0073639.html本文来自: 原文网址：/articlescn/xformer/0073639.html本文来自: 原文网址：/articlescn/xformer/0073639.html一. 序言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)=V o+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.连续电流模式(CCM)模式下反激变压器设计的步骤1. 确定电源规格..输入电压范围V in=85—265V ac;.输出电压/负载电流:V out1=5V/10A,V out2=12V/1A;.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V in(min)=85*√2-20=100Vdc(取低频纹波为20V).根据伏特-秒平衡,有: Vin(min)* Dmax= (V out+Vf)*(1-Dmax)*n.n= [V in(min)* Dmax]/ [(V out+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+Vf)*I01*120%=6*10*1.2=72W+12V输出功率Pout2=(V02+Vf)*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)*V in(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= V in(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A w*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;A w*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A w=148mm2=1.48cm2EER2834S的功率容量乘积为Ap =Ae*A w=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= (V out+Vf)*(1-Dmax)*n,得:Dmax=(V out+Vf)*n/[(V out+Vf)*n+ V in(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=(V out+Vf)*n/[(V out+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V in(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* V in(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: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)1/2 k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.本文来自: 原文网址：/articlescn/xformer/0073639.html。
反激变换器演示
加强元件靠。
强化散热设计
合理设计散热结构，降低因过热引起的元件损坏风险。
实施严格的质量控制
在生产过程中实施严格的质量控制措施，确保产品质量可靠。
05
反激变换器的应用实例
05
反激变换器的应用实例
开关电源中的应用
开关电源是反激变换器最典型的 应用场景之一。
通过反激变换器，可以将直流输 入电压转换为高频交流电压，再 通过整流滤波电路输出稳定的直
双端反激变换器
输入与输出电压在开关管 导通和关断时均相等的反 激变换器。
自耦式反激变换器
输入与输出电压在开关管 导通和关断时均相等，且 变压器原副边绕组为同一 绕组的反激变换器。
反激变换器的分类
01
02
03
单端反激变换器
输入与输出电压在开关管 导通和关断时均不相等的 反激变换器。
双端反激变换器
输入与输出电压在开关管 导通和关断时均相等的反 激变换器。
01
反激变换器简介
01
反激变换器简介
定义与工作原理
定义
反激变换器是一种常用的电源转换电路，通过磁性元件实现电压的转换。
工作原理
反激变换器利用磁性元件的磁化与去磁过程，实现输入与输出电压的隔离和变 压。在开关管导通时，能量储存在磁性元件中；开关管关断时，能量通过变压 器传递到输出端。
定义与工作原理
减小体积的策略
采用高密度集成器件
选用高集成度的电子元件和模块，减 小元件体积。
优化电路布局
采用多层PCB
利用多层PCB技术，实现紧凑的电路 设计和布线，减小整体体积。
合理安排电路布局，减小空间占用。
减小体积的策略
采用高密度集成器件
FSR原边反馈反激式变换器及原理(共41张PPT)
and limits the crossover frequency
2022/8/29
3
1.2 PSR技术的优点
PSR（Primary-Side-Regulation ）： 原边调制
在变压器原边检测输出信息
消除了次级的采样电路
无须使用TL431和光耦合器
减少组件数目，降低了整体电路的复杂性
更为高效和优化
（3）光耦合器不能工作于高温环境下
(Current transfer ratio degradation due to temperature rises)
（4）光耦合器存在一个低频极点（20-30kHz）
this low frequency pole complicates the feedback loop design
IP
I pk
I pk
VD
M
N A VA
IS
I D, pk
I D, pk
RS
VD VIN
VA
N N
A S
VO
NP NS
VO
VA
N N
A S
VO
IO
tD 2tS
NP NS
I pk
Vo的信息反映在 原边辅助绕组电压VA
Io的信息反映在 原边峰值电流Ipk
tD
tS
能在原边检测
Vo、Io的信息
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PO
V
2 O
RL
PIN PO
VO VIN ton
RL 2TLP
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8
2.2 如何在原边获取Vo、Io的信息
VIN
IP
NP
IS ID
VF
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1.原边峰值电流 2.原边电感 3.磁芯截面积 4.磁感应强度
I 1 pk
2 U out I out
U in Dmax
L1 p
U in(min) Ton(max) I 1 pk
磁感应强度一般不超过0.3T.
1.功率变压器的设计
现在我们知道了:1.磁芯型号 2.原边匝数 3.副边匝数
对于变压器设计来说: 我们相当于完成了30%的任务.但是我们心里有底了!
二.反激变换器的基本工作原理
(二)反激变换器的气隙问题
反激变换器的能量究竟是存在气隙里还是磁芯里??
现在我们假设存在气隙,则存储在磁芯中的能量:
存储在气隙中的能量:
0 真空磁导率
r 相对磁导率
Lg 气隙长度
Eg
B2Lg Ae
20
Ec
B2Le Ae
20r
气隙存储能量 磁芯存储能量
Eg Ec
Lg r
Le
二.反激变换器的基本工作原理
假设有一个变压器:
相对磁导率为2000 气隙长度为1mm, 磁路长度为100mm,的磁环
气隙存储能量 磁芯存储能量
Eg Ec
Lg r
Le
1 2000 100
20 1
结论: 反激变换器决大部分能量存储在气隙里.
磁路和电路的相似性去理解磁路.
二.反激变换器的基本工作原理
三.反激变换器功率器件的设计
1.功率变压器的设计 2.功率MOS管的选择 3.功率整流管的选择
1.功率变压器的设计
(1)确定匝比
N U D in(min) max U out (1 Dmax)
U1 N1 U2 N2
UinTon N U T out off
说明: 最大占空比一般情况下我们设计为小于0.5; 如果是刚学设计变压器,不妨设为0.5; 匝比要保证在最低输入电压情况下能满载输出
对于反激变换器而言： Q导通期间：磁芯正向磁化 Q关断期间：磁芯反向磁化
正向磁化等于反向磁化
B U T NS
B Uin Ton NpS
B Uo Toff NsS
Uin Ton Uo Toff
Np
Ns
(一).伏秒平衡原理的理解
伏
秒
秒
伏
Uin Ton Uo Toff
Np
Ns
结论:
原边伏秒积 每匝
(一).伏秒平衡原理的理解 (二).铁损=铜损的讨论 (三).导线的的电密一般取为2A/mm2--4A/mm2
(一).伏秒平衡原理的理解
法拉第电磁感应定律： U N d dt
可以推出：U N d (BS) dt
U NS dB NS B
dt
T
B U T NS
(一).伏秒平衡原理的理解
B U T NS
二.反激变换器的基本工作原理
(四)反激变换器的占空比问题:
小于50%:
一般情况下，反激变换器的占空比都做成小于50%，这样 做的目的，可能是因为反激功率比小，做成电流断续模 式比较容易。
大于50%:
但是我们应该明白，反激变换器的占空比可以大于 50%，从理论上说，只要满足伏秒平衡既可。
举例：MPW1500-48A就把反激做成70%。
16V-100V输入
24V输出
二.反激变换器的基本工作原理
(一)反激变换器的工作过程: (二)反激变压器的气隙问题 (三)反激变换器的假负载问题: (四)反激变换器的占空比问题:
二.反激变换器的基本工作原理
(一)反激变换器的工作过程:
开通
关断
1.开通: 把能量存储在磁芯和气隙里 2.关断: 把存储在磁芯和气隙里能量通过次级绕组释放给负载
反激变换器的原理与设计
CP-HW开发部 贺文涛
内容提纲
一.反激变换器的拓扑分析 二.反激变换器的基本工作原理 三.反激变换器的主功率器件设计 四.变压器设计中几个概念的探讨 五.输入滤波器中几个概念的简单介绍
一.反激变换器的拓扑分析
(a)是降压变换器；
(b)是升压变换器（一般不超过5倍)；
(c)是升降压变换器；
思考题: 1.如果把气隙继续加大,那么存储的能量是否一直加大?
2.反激变换器为什么要加气隙?
3.如果不加气隙反激变换器能工作吗?
漏掉的太多啦!
举例:
1.不加气隙 2.正激变换器加了气隙
储能啊!
二.反激变换器的基本工作原理
(三)反激变换器的假负载问题:
炸!
反激变换器如果没有负载,会出现什么情况?
有时候我们看不到假负载,并不代表没有假负载,可能是 利用电压采样电路代替假负载
(d)是隔离的升降压变换器；
一.反激变换器的拓扑分析
BUCK-BOST变换器应用举例:
太阳能LED照明灯一种应用电路
希望大家能理解:
BUCK—BOST变换器：既可以升压也可以降压!
一.反激变换器的拓扑分析
Flyback变换器的特点：
1.具有隔离功能的BUCK—BOST变换器 2.既可以升压也可以降压
注:这是理论计算数值,实际上比这高!
3.功率整流管的选择
1.功率整流管承受的最大反向关断电压 2.功率整流管承受的最大导通电流 最大反向关断电压 = 输入电压/匝比 + 输出电压 最大电流 = 变压器副边峰值电流=原边峰值电流 * 匝比
注:这是理论计算数值,实际上比这高!
四.变压器设计中几个概念的探讨
副边伏秒积 每匝
反过来看：
伏秒平衡就是磁心正向磁化等于反向磁化，也就是磁平衡。
(二).铁损=铜损的讨论
“铁损=铜损”的来源:
工频变压器优化设计经验
工频变压器设计中： 1.绕组较多 2.绕组占面积大
高频变压器设计中: 采用非常细的漆包线作为绕组. 这一经验法则并不成立。
在开关电源高频变压器设计中，确定优化设计有很多因素，而“铁损=铜损”其实是 最少受关注的一个方面。 在高频变压器的设计中，铁损和铜损可以相差较大，有时 两者差别甚至可以达到一个数量级之大，但这并不代表该高频变压器设计不好。
剩下的任务:
1.确定原边线径大小 2.确定副边线径大小 3.确定气隙 4.确定绕法 5.计算损耗 6.别忘了还有穿透深度的问题,选导线要注意
2.功率MOS管的选择
功率MOS管选择的最主要参数: 1.MOS管关断期间承受的最大关断电压 2.MOS管开通时承受的最大导通电流 MOS管承受的最大关断电压 = 输入电压 + 输出电压 * 匝比 MOS管承受的最大电流 = 变压器原边峰值电流
1.功率变压器的设计
(2)磁芯的初步选择
有经验的工程师: 基本上一步选择到位,然后稍加调整既可. 对于我们刚刚上手的兄弟们: 我们可以通过查表,粗略的估计变压器的基本型号.
1.功率变压器的设计
1.功率变压器的设计
(3)确定原边匝数N1ຫໍສະໝຸດ L1p I1pk Ae Bw
从公式可以看出,在确定原边匝数的时候,我们需要确定四个量.