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反激式与正激式隔离型开关电源电路分析
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开关电源技术是现代电子设备中不可或缺的一部分，尤其在高效率和紧凑尺寸的要求下，隔离型开关电源因其优异的性能而被广泛应用。本文主要分析两种基本的隔离型开关电源电路：反激式电路和正激式电路。这两种电路各有其特点和应用场景，通过深入理解它们的工作原理和特性，可以更好地应用于电源设计。 反激式电路（Boost电路的隔离形式）反激式电路是一种利用变压器提供电气隔离的Boost转换器。其工作原理涉及以下几个关键阶段： 电感储存脉冲能量在反激式电路中，变压器的原边承担了电感的角色，储存来自输入的能量。在开关导通时，电流通过变压器原边线圈增加，能量以磁场的形式存储在其中。 原边即即时电感，需要气隙由于反激式变压器在原边充当电感，因此需要在其构造中加入气隙，以防止饱和并帮助维持磁通量的稳定。 励磁阶段→去磁续流阶段→断续阶段 励磁阶段：开关闭合时，电流通过变压器原边增加，变压器储能（等效）。去磁续流阶段：开关断开时，储存在变压器中的能量释放到次边，供电给负载。断续阶段：如果负载需求减少，原边电流可能完全中断，这时输出电压会升高。为避免输出电压无限增大（尤其在负载为0时），通常需要一个最小负载或“假负载”。反激式电路的输出电压可通过以下函数表达： V o u t = D ⋅ N s N p ⋅ V i n V_{out} = D \cdot \frac{N_s}{N_p} \cdot V_{in} Vout=D⋅NpNs⋅Vin 其中 (D) 为占空比，(N_s/N_p) 为变压器的匝数比，(V_{in}) 为输入电压。
正激式电路利用变压器的次边和原边进行能量传递，并提供高效的Buck转换功能。 电流连续CCM与断续DCM模式 连续导通模式（CCM）：在此模式下，电感电流始终大于零，即电感始终在存储和释放能量。断续导通模式（DCM）：负载减轻时，每个开关周期中可能存在电流为零的时段，此时输出电压会上升。 特性分析在连续导通模式下，输出电压 (V_{out})，电流 (I)，电感 (L) 与频率 (f) 均无关。而在断续模式中，输出电压受到开关频率的影响，可通过下式描述： V o u t = D ⋅ N s N p ⋅ V i n V_{out} = D \cdot \frac{N_s}{N_p} \cdot V_{in} Vout=D⋅NpNs⋅Vin 与反激式相似，但在正激式中，维持CCM的条件更为严格，需要确保电感大小和频率的适当匹配。 调整策略降低频率、减小电感值或减轻负载都可能导致电路进入DCM状态，这时二极管的截止会影响电路的整体性能。 Overall反激式与正激式电路各有优势和局限。设计时需根据具体应用选择合适的电路类型和工作模式，确保电源电路的稳定性和效率。通过深入理解这些电路的工作原理和行为特性，可以优化设计，满足不同的技术需求和挑战。 |
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