反激拓撲
圖1 反激電源原理圖
反激式工作原理:當開關管導通時,直流輸入電壓加到變壓器原邊繞組上,此時原邊繞組相當于電感,能量以磁能形式存儲在電感中,原邊N1 上正下負,副邊N2 上負下正,副邊整流二極管截止,由電容給負載供電。當開關截止時,磁能由原邊傳送到副邊,原邊N1 上負下正,副邊N2 上正下負,整流二級管導通,給電容充電,為負載供電。
下圖為開關管導通關斷波形(CH1:副邊變壓器兩腳 CH2:Vgs CH3:Vds CH4:原邊變壓器兩腳)
(CH1:副邊變壓器兩腳 CH2:Vgs CH3:Vds CH4:原邊變壓器兩腳)
在開關管第一次導通之前,Vds兩端壓降為Vin。在導通時,由于MOS,Vds電壓被拉低。同時,原邊電感開始存儲能量,在原邊電感上還存在一定的漏感,這一部分能量不能被耦合到副邊的能量,此時原邊電感的電壓極性為上正下負。同時,這時候會因為變壓器的特性,會給副邊折射一個電壓,這個電壓為Vlp/n(Vlp為原邊電感電壓,n為變壓器匝數比)。
在開關管從導通到關斷時,在關斷瞬間,原邊的沒有通路,但是由于電感的存在,電流不能突變。所以在關斷瞬間的時候,電感會阻止電流的減小,由于變壓器的能量是耦合到副邊的,所以進行阻止電流減小的能量只有漏感上的能量。此時漏感釋放的能量會給Cds進行充電,此時會引起LC振蕩。在開關管導通時,原邊電流是呈上升趨勢的,也就是在關斷瞬間的時候電流為最大值Ip,LC振蕩呈現阻尼振蕩方式,能量有所消耗,因此振幅慢慢減小。因為V=I*R,LC上的阻抗為Z0=jwl+1/jwl+R (jwl為感抗,1/jwl為容抗,R為回路阻抗),因此漏感上的最大電壓就為Vpleak max = Ip * Z0。由于MOS關斷時,副邊回路會導通,此時副邊會折射一個電壓到原邊,由于副邊此時電壓是上正下負,折射到原邊為上負下正,副邊電感兩端電壓為Vf,則折射到原邊的電壓為Vf*n。
則有:
Vds max = Vin + Vf*n + Vpleak max
當漏感能量經過振蕩消耗完,則第一次振蕩階段結束,漏感與寄生電容都處于穩定狀態,Vds也處于穩定狀態,此時由于副邊依舊導通,依舊會有折射電壓,因此此時的穩定狀態
Vds = Vin + Vf*n
在副邊能量消耗消耗完之后,副邊不再導通,也不再折射能量,此時原邊Vds原則上來說電壓降為Vin,但是因為寄生電容的存在,電容電壓不能突變。此時會出現第二次振蕩,由寄生電容及原邊電感發生諧振。
關于第一次與第二次振幅大小與變壓器,MOS管的各個參數有關,減小Vds尖峰(不加RCD,或其他方式),需要減小變壓器的漏感,這與變壓器的制造工藝有關。減小方法:增大磁芯,減小氣隙,增大耦合系數等。
減小第二段振蕩:選擇寄生參數小的MOS管。
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