单端反激电路的三种工作模式

单端反激电路的三种工作模式

HDJ 2011-9-6

反激电源有三种工作模式：连续工作模式、断续工作模式、临界连续工作模式。 本文分为3个部分：（1）连续工作模式；（2）断续工作模式；（3）临界连续工作模式；

单端反激电源简图如图表 1所示

Vo

+

-

Llk

图表 1 单端反激电源简图

1. 连续工作模式 单端反激电源满载或者重载时，开关占空比大，副边二极管未关断时MOS 管就会开通，其工作过程没有原副边电流同时为0的情况，即工作在连续模式，其工作波形如图表 2所示。

U q

U l k

i 2

i q

U 2U 1

t

t

t

t

t

t

t 0t 1t 2t 3

V g s

t

图表 2 单端反激电源工作过程

工作过程分析如下：

1) t0时刻之前，开关管处于导通状态，原边电流上升，变压器储能，原边电压为正，

副边电压为负，电容C1上对R1缓慢放电，C1电压减小。

2) t0~t1阶段。t0时刻，关断开关管。(a) 原边电流迅速减小，其减小的速度为Vin/Lm，

副边二极管导通，副边电流迅速增大；(b) 原边激磁电感上的电流减小，原边电压减小，副边电压升高，两者同时过0，然后各自达到最小值和最大值，副边电压为

2V ，原边电压为)//(2p s N N V 。(c) 由于MOS 管有结电容存在，所以其上电压不

能突变，是零电压关断。MOS 管承受的压降为)//(2p s in N N V V +；(d) 这个过程中，由于漏感上的电流不能突变，开始对C1充电，C1不再减小，有增大的趋势。 3) t 1~t2时刻。这个过程中，(a) 原副边电压和MOS 管压降基本保持不变；(b) 由于

t1时刻U1达到负的最大值，其电压高于C1电压，所以C1被充电，并很快达到最大值；(c) 由于变压器能量在释放，副边电流缓慢减小。 4) t 2~t3时刻。t2时刻关断MOS 管。(a) 原边电压迅速升高，副边电压开始降低，并

且在t3时刻达到最大值和最小值。(b) 该过程中电流有一个很大的尖峰，该尖峰产生的原因有两个方面：第一、由于副边电流未减小到0时被强迫关断，所以反射到原边产生；第二、由于原边电感电压在这一过程中变化很快，由dt di L U /⋅=可知，电流随着电压的变化也迅速增加，该尖峰电流在t3时刻达到最小值； 5) t 3时刻以后，MOS 管结电容放电，很快完全导通，其工作过程跟t0时刻之前一样。

2. 断续工作模式 反激电源在空载或者轻载时有可能工作在断续模式。空载或轻载时，开关的占空比较小，开关关断后副边电流线性减小，在开关开通之前减小到0，这时原、副边电流均为0，反激电源工作在断续工作模式。 单端反激电源断续工作模式下的工作过程如图表 3所示。

t

V g s

t 3

t 2t 1t 0t

t

t

t

t

t

U 1

U 2i q

i 2

U l k

U q

图表 3 断续模式反激电源工作过程

其工作过程如下：

1) t0时刻之前、t0~t1时刻工作状态跟连续模式相同； 2) t1~t2时间。该时间段可以分为两个时间段。（a）副边电流线性下降，变压器的储

能向副边释放，原边电压为负值，大小为)//(2p s N N V ，副边电压为V2，MOS 管上的压降为)//(2p s in N N V V +；

（b）副边电流降到0以后， 原边电压由于没有了副边映射电压的钳位，开始线性上升，由于电流几乎为0，由

C t i U U in q /)(∆⋅=−∆可知，电压变化很慢，副边电压线性下降，MOS 管的压降

也随着原边电压的回升而减小，直到t2时刻开通MOS 管；

3) t2~t3时间。由于MOS 管开通，原边电压线性上升其斜率为m in L U /，副边电压线性下降。原边电感电压在这一过程中变化很快，由dt di L U /⋅=可知，电流随着

电压的变化也迅速增加，该尖峰电流在t3时刻达到最小值；

4) t3时刻以后，MOS 管结电容放电，很快完全导通，其工作过程跟t0时刻之前一样。 3. 临界连续工作模式

临界连续工攻模式下，单端反激电源工作波形如图表 4所示。

t

Vg s

t 2t1t 0t

t

t

t

t

t

U1

U 2i q

i2

Ul k

Uq

图表 4 反激电源临界连续模式下工作过程

临界连续工作模式是连续模式与断续模式的一个过渡，可以当作连续模式分析与可以当作断续模式分析。 其工作过程与连续模式基本相同，不同之处有两点：

1) t1~t2阶段结束，在t2时刻，副边电流刚好降为0，副边二极管刚好关断。

1)t2~t3阶段的原边电流尖峰只由原边电感电压的变化引起，不由副边二极管映射过

来，这一点同断续模式一致。