反fan激ji式shi轉zhuan換huan器qi有you很hen多duo優you點dian，例li如ru它ta是shi成cheng本ben最zui低di的de隔ge離li式shi電dian源yuan轉zhuan換huan器qi，可ke以yi輕qing鬆song提ti供gong多duo個ge輸shu出chu電dian壓ya，它ta是shi簡jian單dan的de原yuan邊bian控kong製zhi器qi
，可ke以yi提ti供gong高gao達da300W的(de)功(gong)率(lv)輸(shu)出(chu)。反(fan)激(ji)式(shi)轉(zhuan)換(huan)器(qi)可(ke)用(yong)於(yu)許(xu)多(duo)離(li)線(xian)應(ying)用(yong)，從(cong)電(dian)視(shi)到(dao)手(shou)機(ji)充(chong)電(dian)器(qi)
，以(yi)及(ji)電(dian)信(xin)和(he)工(gong)業(ye)應(ying)用(yong)。但(dan)其(qi)設(she)計(ji)選(xuan)擇(ze)過(guo)多(duo)，而(er)且(qie)基(ji)本(ben)操(cao)作(zuo)令(ling)人(ren)望(wang)而(er)生(sheng)怯(qie)，尤(you)其(qi)對(dui)那(na)些(xie)之(zhi)前(qian)沒(mei)有(you)設(she)計(ji)過(guo)此(ci)類(lei)轉(zhuan)換(huan)器(qi)的(de)人(ren)來(lai)說(shuo)更(geng)是(shi)如(ru)此(ci)。本(ben)文(wen)將(jiang)以(yi)53 VDC-12V@5A連續導通模式 (CCM) 反激式轉換器為例，給出一些關鍵的設計考量因素。

 

圖1顯示了詳細的60W反激式轉換器設計原理圖，其工作頻率為250 kHz。當 FET Q2導通時，輸入電壓施加在變壓器的原邊繞組上。繞組中的電流逐步上升，從而將能量存儲在變壓器中。 由於輸出整流器 D1 為反向偏置

，因此流向輸出的電流被阻斷。當 Q2關斷時，原邊電流被阻斷，迫使繞組的電壓極性反轉。電流流出副邊繞組
，使繞組電壓的極性反轉為正向電壓。 D1 導通，向輸出負載提供電流並為輸出電容器充電。

我(wo)們(men)可(ke)以(yi)添(tian)加(jia)額(e)外(wai)的(de)變(bian)壓(ya)器(qi)繞(rao)組(zu)，甚(shen)至(zhi)堆(dui)疊(die)在(zai)其(qi)他(ta)繞(rao)組(zu)上(shang)麵(mian)，以(yi)獲(huo)得(de)額(e)外(wai)的(de)輸(shu)出(chu)。但(dan)是(shi)，增(zeng)加(jia)的(de)輸(shu)出(chu)越(yue)多(duo)


，調(tiao)整(zheng)率(lv)就(jiu)會(hui)越(yue)差(cha)
，因(yin)為(wei)繞(rao)組(zu)和(he)磁(ci)芯(xin)（耦合）之zhi間jian的de磁ci通tong鏈lian不bu理li想xiang以yi及ji繞rao組zu的de物wu理li分fen離li都dou會hui產chan生sheng漏lou電dian感gan。漏lou電dian感gan作zuo為wei與yu原yuan邊bian和he輸shu出chu繞rao組zu串chuan聯lian的de雜za散san電dian感gan

，會hui引yin發fa與yu繞rao組zu串chuan聯lian的de意yi外wai壓ya降jiang，從cong而er事shi實shi上shang降jiang低di了le輸shu出chu電dian壓ya調tiao整zheng精jing度du。常chang用yong的de經jing驗yan法fa則ze是shi，采cai用yong恰qia當dang繞rao線xian的de變bian壓ya器qi在zai交jiao叉cha負fu載zai下xia獲huo得de變bian化hua率lv在zai+/-5%至10%之zhi間jian的de非fei穩wen壓ya輸shu出chu。此ci外wai，重zhong載zai穩wen壓ya輸shu出chu會hui由you於yu峰feng值zhi檢jian測ce泄xie漏lou電dian感gan引yin起qi的de電dian壓ya尖jian峰feng而er導dao致zhi空kong載zai副fu邊bian輸shu出chu電dian壓ya大da幅fu增zeng加jia。在zai這zhe種zhong情qing況kuang下xia，預yu加jia載zai或huo軟ruan鉗qian位wei將jiang有you助zhu於yu限xian製zhi電dian壓ya。

 

連續導通模式（CCM）和非連續導通模式 (DCM) 各有其優點。根據定義，DCM 操作發生在輸出整流器電流降至0A，下一個周期開始之前。DCM 操作的優勢包括：較低的原邊電感（通常可以實現較小尺寸的電源變壓器），消除了整流器的反向恢複損耗和 FET 導通損耗
，而且沒有右半平麵零點。但是

，與CCM相比，這些優勢又被一些缺陷所抵消
，如原邊和副邊中較高的峰值電流、增加的輸入和輸出電容

、增加的電磁幹擾 (EMI)以及輕載下降低的占空比。

 

圖2: CCM與DCM反激轉換器FET和整流器電流的比較。

 

圖2表明了在最小VIN下，CCM和DCM模式下的負載從最大值下降到約25%時
，Q2和D1中的電流變化。CCM模式下，當輸入電壓固定且負載介於其最大和最小設計水平（約25%）之間時，占空比恒定。電流“基礎”水平隨著負載的減少而降低，直到進入DCM模式
，此時占空比下降。在DCM模式下，最大占空比僅在VIN最小和負載最大時出現。占空比隨著輸入電壓的增加或負載的減少而降低。

 

這會導致高壓線路和最小負載下的占空比變小，因此請確保您的控製器可以在此最短導通時間正常運行。在整流器電流達到 0A後，DCM 操作會給低於50%的占空比操作引入死區時間。其特征是FET漏極上的正弦電壓，它由剩餘電流
、寄生電容和漏電感設置
，通常為良性。在此設計中
，采用CCM操作是為了通過降低開關損耗和變壓器損耗來實現更高的效率。

 

該設計使用原邊參考14V偏置繞組，在12V輸shu出chu達da到dao穩wen壓ya後hou為wei控kong製zhi器qi供gong電dian，與yu直zhi接jie通tong過guo輸shu入ru供gong電dian相xiang比bi

，降jiang低di了le損sun耗hao。另ling外wai，我wo選xuan擇ze了le兩liang級ji輸shu出chu濾lv波bo器qi以yi實shi現xian低di紋wen波bo電dian壓ya。第di一yi級ji陶tao瓷ci電dian容rong器qi處chu理li來lai自ziD1脈動電流的高RMS電流。再通過濾波器L1和C9/C10將紋波電壓降低大約10倍
，同時降低C9/C10 中的RMS電流。如果可以接受較高的輸出紋波電壓
，也可以取消L/C濾波器，但輸出電容器必須能夠處理全部RMS電流。

 

UCC3809-1和UCC3809-2 控製器專為隔離式應用而設計
，可以直接與U2光耦合器連接。在非隔離式設計中
，可以取掉U2和U3以及直接連接到控製器的電壓反饋電阻分壓器

，例如帶有內部誤差放大器的UCC3813-x係列。

 

Q2 和 D1 上的開關電壓會在變壓器繞組間和元件寄生電容中產生高頻共模電流。如果沒有 EMI 電容器 C12 提供返回路徑

，這些電流將流入輸入和/或輸出，增加噪聲並可能導致操作不穩定。

 

Q3/R19/C18/R17組合通過將振蕩器的電壓斜坡與 R18 的原邊電流采樣電壓相加來提供斜坡補償
，用於實現電流模式控製。斜坡補償消除了次諧波振蕩（寬占空比脈衝後麵緊跟窄脈衝的現象）。由於該轉換器設計為不超過50%的(de)占(zhan)空(kong)比(bi)操(cao)作(zuo)，因(yin)此(ci)我(wo)添(tian)加(jia)了(le)斜(xie)坡(po)補(bu)償(chang)以(yi)降(jiang)低(di)開(kai)關(guan)抖(dou)動(dong)敏(min)感(gan)性(xing)。不(bu)過(guo)要(yao)注(zhu)意(yi)，過(guo)大(da)的(de)電(dian)壓(ya)斜(xie)率(lv)會(hui)將(jiang)控(kong)製(zhi)回(hui)路(lu)推(tui)向(xiang)電(dian)壓(ya)控(kong)製(zhi)模(mo)式(shi)並(bing)可(ke)能(neng)引(yin)起(qi)不(bu)穩(wen)定(ding)。最(zui)後(hou)，光(guang)耦(ou)合(he)器(qi)傳(chuan)輸(shu)來(lai)自(zi)副(fu)邊(bian)的(de)誤(wu)差(cha)信(xin)號(hao)以(yi)保(bao)持(chi)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)的(de)穩(wen)定(ding)。反(fan)饋(kui) (FB) 信號包括電流斜坡
、斜坡補償、輸出誤差信號和用於降低過流閾值的DC偏移。

 

圖3為Q2和D1的電壓波形
，反映出一些漏電感和二極管反向恢複引起了振鈴。

 

圖3：通過鉗位和緩衝器限製FET和整流器振鈴（57 VIN，12V/5A）。

 

在要求低成本隔離式轉換器的應用中，反激是標準拓撲。本設計示例涵蓋了CCM 反激拓撲設計的基本注意事項。關注我們可以了解後續更詳細的功率級設計計算。

（來源：轉載自《電子工程專輯》網站，作者：John Betten，參考原文：Flyback converter design considerations。）