反激電(diàn)源设计和仿真

2020-06-10

反激式電(diàn)源包括使用(yòng)变压器存储来自初级绕组的能(néng)量，并将存储的能(néng)量中继到次级绕组。这是变压器在電(diàn)源设计中应用(yòng)的独特发展，因為(wèi)它们通常用(yòng)于升压或降压。

通常，反激電(diàn)源设计包括反激变压器，MOSFET转换器，该MOSFET转换器通过PWM控制電(diàn)流，RCD缓冲器和次级绕组处的整流二极管。请注意，次级绕组的极性相反，并且会导致端子電(diàn)压突然反转。反激式電(diàn)源的工作可(kě)以分(fēn)為(wèi)FET的“开和关”周期。 

在“接通”周期中，流过初级绕组的電(diàn)流增加到最大。在此周期中，磁能(néng)存储在反激变压器的磁芯中。此时，连接到次级绕组的二极管处于反向偏置状态，从而阻止了電(diàn)流的流动。 

当FET在下一个周期“关闭”时，初级绕组上的電(diàn)流停止流动。由于绕组处的電(diàn)感泄漏，電(diàn)流的突然中断会导致巨大的電(diàn)压尖峰。為(wèi)了防止FET受到冲击，RCD缓冲電(diàn)路用(yòng)于吸收过多(duō)的能(néng)量。同时，次级二极管现在正向偏置，電(diàn)流流动以对输出電(diàn)容器充電(diàn)。

反激電(diàn)源的连续模式和非连续模式

有(yǒu)两种模式可(kě)操作反激電(diàn)源，每种模式具有(yǒu)非常不同的结果。第一种模式称為(wèi)连续模式，在这种模式下，存储在变压器中的能(néng)量在两次循环之间不会完全消耗掉。同时，不连续模式可(kě)确保所有(yǒu)磁能(néng)都转移到次级绕组，并具有(yǒu)“无声隙”的特征，其中在下一个正周期开始之前没有(yǒu)電(diàn)流流过。 

对于反激電(diàn)源操作的每种模式，仿真都是可(kě)用(yòng)的，而且值得。使用(yòng)SPICE工具，您可(kě)以确保满足适当的電(diàn)压和電(diàn)流需求，同时还可(kě)以确保充分(fēn)准备好设备和组件的容差以应对设计的需求。此外，通过频域测试，您可(kě)以放心電(diàn)源的稳定状态。 

 

反激模型用(yòng)于开关模式電(diàn)源

与不连续模式相比，连续模式具有(yǒu)相对较低的峰值電(diàn)流。这导致较低的電(diàn)感损耗和同样较低的输出電(diàn)压纹波。但是，反激式電(diàn)源的操作容易受到右半平面零（RHPZ）的影响，这实际上限制了操作带宽。 

当负载電(diàn)流增加时，RHPZ的影响就很(hěn)明显。通常会导致较高的峰值電(diàn)流，但二极管的导通时间较短。这导致滞后，使得反馈控制電(diàn)路更难以实现。

比较而言，不连续模式不会遇到相同的问题。它还效率更高，开关损耗更低。 

优化反激電(diàn)源设计

反激電(diàn)源的電(diàn)路图看似简单，但并非如此。应优先考虑反激式变压器，因為(wèi)设计中的失误会导致效率和EMI问题。 

 

正确设计反激变压器至关重要

设计人员的第一步就是正确设置绕组比率。这样可(kě)以确保变压器以估计的效率提供所需的次级電(diàn)压。确定一次绕组的最小(xiǎo)匝数以防止饱和也很(hěn)重要。 

变压器设计陷入困境的问题是電(diàn)感泄漏。尽管尝试通过交错绕组来减少泄漏，但是仍然有(yǒu)极少量的電(diàn)荷在FET关断时导致突然的高電(diàn)压。通过在初级绕组上添加一个缓冲電(diàn)路来解决此问题。 

当然，除了布局配置之外，您可(kě)以為(wèi)電(diàn)源做的最多(duō)的事情就是事先进行适当的仿真。确定足够的電(diàn)压和電(diàn)流需求，确保電(diàn)源完整性