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1、摘要开关电源舍弃了传统电源采用工频变压器，电源中的电力电子器件工作在开关状态，使整机效率很高。由于它具有体积小、重量轻和效率高等优点，因而发展非常迅速，应用范围日益扩大。本论文是结合当前开关电源的发展趋势设计完成的，搭建了反激式变换器主电路，设计了输入整流器/滤波器部分、控制器、输出整流和滤波电路、反馈网络、启动和集成供电电路和保护电路，再把这几个部分结合起来，完成系统的设计。这个电路设计具有成本低、精度高的特点。UC3845是高性能固定频率电流模式控制器。该集成电路的特点是，具有振荡器、温度补偿的参考、高增益误差放大器、电流取样比较器和大电流图腾柱输出，是驱动功率MOSFET的理想器件。这种
2、开关电源可用于AV85240V输入的电子产品中。这种特殊的开关电源可以提供25150W的输出功率，可以用在办公室小型分组交换机（PBX）等产品中。关键词：开关电源；PWM；反激变换器AbstractThe switching power supply has cancelled the conversion depressor that traditional power sources adopt. In power supply, electronic device works in soft switch condition, so the entire efficiency to be
3、 very high. Because the volume is small, the weight is light and the efficiency high thus it develops extremely rapidly, the application of the soft switching power supply expands day by day. This paper is a combination of current trends switching power supply design is completed, the paper is mainl
4、y built using fly-back converter main circuit. The design consists of six parts: input rectifier / filter section, controller, output rectifier and filter circuit, feedback network, start-up and integrated power supply circuit and protection circuit, then these parts together to complete the system
5、design. The circuit design of low cost and high accuracy.UC3845 is a high performance fixed frequency current mode controller. The IC features, with the oscillator, temperature compensated reference, high gain error amplifier, current comparator and high current sampling totem pole output, is ideal
6、for driving power MOSFET devices. This switching power supply can be used for AV85 240V input of electronic products. This particular switching power supply can provide 25 150W output power, can be used in the office of small packet switches (PBX) and other products.Key Word：Switch Power Supply；PWM；
7、Fly-back converter目录1 绪论.1 1.1 开关电源的发展状况.1 1.2 我国开关电源历程.3 1.3 开关电源的技术发展趋势.4 1.4 本文研究的目的.62 开关电源原理分析.8 2.1 开关电源基本工作原理.8 2.2 开关电源的分类.9 2.3 开关电源的优缺点.11 2.3.1 开关电源的优点.112.3.2 开关电源的缺点.12 2.4 PWM开关电源的基本原理.133 方案选择与经济性分析.15 3.1 电容充电器的种类介绍 .15 3.2 反激变换器工作原理.163.2.1 DCM模式下的反激变换器原理与基本关系.18 3.2.2 CCM模式下的基本原理与基
8、本关系.22 3.3 其他各种隔离式变换器的工作原理与比较.243.3.1 正激电路.243.3.2 推挽电路.26 3.3.3 半桥电路.284 电源系统设计.31 4.1 技术指标及主要参数计算.31 4.2 输入整流器/滤波器部分的设计.35 4.2.1 EMI滤波器.35 4.2.2 浪涌抑制部分.36 4.2.3 单相桥式整流电路和电容滤波电路.37 4.3 控制器.41 4.4 反馈网络.47 4.5 启动和集成供电电路的设计.49 4.6 保护电路.50结论.53致谢.54参考文献.551 绪论1.1 开关电源的发展状况开关电源属于电力电子技术，他运用功率变换器进行电能变换，经过
9、变换电能，他可以满足各种用电要求。开关电源是美国NASA用于宇宙火箭搭载电源目的而开发的。与线性电源相比开关电源具有体积小、重量轻、效率高的特点，被广泛应用于电视机、计算机、自动控制装置、产业机械、通信装置等各个领域。特别是随着半导体技术的进步和信息产业的发展，开关电源的需求量不断扩大。随着现代半导体技术的发展，尤其是高性能的全控器件的产生，开关电源迎来了一个生机勃勃的春天。1955年美国的科学家罗耶首先研制成功了利用磁芯的饱和来进行自激振荡的晶体管直流变换器。此后, 利用这一技术的各种形式的晶体管直流变换器不断地被研制和涌现出来, 从而取代了早期采用的寿命短、可靠性差、转换效率低的旋转式或机
10、械振子式的换流设备。由于变换器中的功率开关管工作在开关状态, 所以由此而制成的开关电源输出的组数多、极性可变、效率高、体积小、重量轻, 在当时被广泛地应用于航天及军事电子设备上。由于那时的微电子技术十分落后, 不能制作出耐压高、速度快、功率大的晶体管, 所以这个时期的直流变换器只能采用低电压输入, 并且转换的速度也不能太高。60年代末, 由于微电子技术的快速发展, 高反压的晶体管出现了, 从此以后直流变换器就可以直接由市电经整流滤波后输入, 不再需要有降压变压器了, 从而极大地扩大了开关电源的应用范围, 并在此基础上诞生了无工频降压变压器开关电源, 省掉了工频降压变压器, 使开关电源的体积和重
11、量大为减小。开关稳压电源才真正做到效率高、体积小、重量轻。70年代以后, 与该技术有关的高频高反压的大功率晶体管、场效应管、高频电容、肖特基二极管、高频磁芯材料等元器件也不断地被研制和生产出来, 使这一技术得到了飞速的发展, 并且被广泛地应用于计算机、通信、航天、彩色电视等领域中, 从而使无工频变压器开关电源成为各种电源中的佼佼者。 随着半导体技术和微电子技术的高速发展, 集成度高、功能性强的大规模集成电路的不断出现, 使得电子设备的体积在不断地缩小, 重量在不断地减轻,所以从事这方面研究和生产的人们对电源中的开关变压器还感到不是十分理想, 他们正致力于研制出效率更高、体积和重量更小的开关变压
12、器或通过别的途径来取代它, 使之能满足电子仪器和设备微小型化的要求。这就是从事开关电源研究的科技人员目前正在克服的第一个困难。开关电源的效率是与开关管的变换速度成正比的, 并且由于采用了开关变压器以后,才能使之由一组输入得到极性、大小各不相同的多组输出。要进一步提高其效率, 就必须提高其工作频率。但是当频率提高以后, 对整个电路中的元器件又有了新的要求。例如: 高频电容、开关管、开关变压器、储能电感、快速整流二极管等都会出现新的问题。进一步研制出适应高频工作的有关电路元器件是从事开关电源研制的科技人员要解决的第二个问题。线性电源中的功率调整管具有稳压和电子滤波的双重作用, 因而串联线性电源不产
13、生开关干扰, 且输出波纹电压小。但是开关电源中的开关管是工作在开关状态, 所以就会产生尖峰干扰和谐振干扰。这些干扰就会污染市电电网, 影响邻近的电子仪器和设备的正常工作。随着开关电源电路和抑制干扰措施的不断增加和完善, 它的这一缺点得到了进一步的克服, 可以达到不妨碍一般电子仪器和设备正常工作的程度。但在一些精密电子仪器中, 由于这一缺点, 却使开关电源不能得到应用。所以,克服这一缺点, 进一步提高开关电源的使用范围是从事开关电源研制人员要解决的第三个问题。目前, 在开关电源方面急需解决的最后一个问题, 是开关管的二次击穿问题。要解决这一问题, 首先要将其产生的原因分析清楚, 而目前人们对此还
14、没有完全掌握, 还只能从“热点”的角度进行解释, 所以这方面还需人们去做大量的研究和探索工作。1.2 我国开关电源历程 从我国开关电源的发展过程可以了解国际开关电源发展的一个侧面，虽然一般说来，我国技术发展水平与国际先进水平平均有510年差距。 70年代起，我国在黑白电视机，中小型计算机中开始应用5V，20200A，20kHZ ACDC开关电源。80年代进入大规模生产和广泛应用阶段，并开发研究0.55MHz准谐振型软开关电源。80年代中，我国通信（如程注交换机）电源在ACDC及DCDC开关电源应用领域中所占比重还比较低。80年代末我国通信电源大规模更新换代，传统的铁磁稳压-整流电源和晶闸管被相
15、控稳压电源为大功率（48V， 6kw） ACDC开关电源（通信系统中常称为开关型整流器SMR操作系统开关电源。供继电保护和自动装置及蓄电池充电用。代替晶闸管调压系统，输出10A，180286V。主开关管用IGBT或功率MOSFET。 7.单相和三相高功率因数整流器（有源功率因数校正器）。 可以看出2030年中，我国开关电源的应用领域和技术性能有很大进展，这与国家基础工业和国力增强有密切关系，也和国际先进开关电源技术的发展影响有关。充分显示了中国电源技术人员的聪明才智和艰苦奋斗的创业精神。90年代，中小型（500W以下）ACDC和DC-DC开关电源的特点是：高频化（开关频率达300400kHZ）
16、以达到高功率密度，体积小，重量轻；力求高效和高可靠；低成本；低输出电压（3V）；AC输入端高功率因数等。在今后5年内仍然将沿这些方向发展。1.3 开关电源的技术发展趋势 1.小型化 由于电源小型化的关键是高频化，因此国外目前都在致力于同步开发新型元器件，特别是改善二次整流的损耗，变压器电容器小型化，同时采用SMT技术在电路板两面布置元器件以确保开关电源的轻、小、薄。 开关电源高频化使传统的PWM开关（硬开关）功耗加大，效率降低，噪声也提高了，达不到高频、高效的预期效益，因此实现零电压导通、零电压关断的软开关技术将成为开关电源产品未来的主流。采用软开关技术可使效率达到85%88%。据悉，美国VI
17、COR开关电源公司设计制造了多种ECZ软开关DC/DC变换器，其最大输出功率有800W、600W、300W等，相应的功率密度为6.2、10、17W/cm，效率为80%90%；日本Nemic-Lambda公司目前推出一种采用软开关技术的高频开关电源模块RM系列，开关频率为200300kHz，功率密度27W/cm，用同步整流器（即用MOSFET代替肖特基二极管）使整个电路效率提高到90%。 开关电源使用的元器件比连续工作电源多数十倍，因此降低了可靠性。追求寿命的延长要从设计方面着手，而不是从使用方面着想。美国一公司通过降低节温、减少器件的电应力、降低运行电流等措施使其DC/DC开关电源系列产品的可
18、靠性大大提高，产品的MTBF高达100万时以上。 可以用模块电源组成分布式电源系统；可以设计成N+1冗余电源系统，从而提高可靠性；可以做成插入式，实现热交换，从而在运行中出现鼓掌时能高速更换模块插件；多台模块并联可实现大功率电源系统。此外，还可以在电源系统建成后，根据发展需要不断扩充容量。 开关电源的又一缺点是噪声大，单纯追求高频化，噪声也随之增大，采用部分谐振转换回路技术，在原理上既可以高频化，又可以低噪声。但谐振转换技术也有其难点如果很难准确的控制开关频率，谐振时增大了器件负荷、场效应管的寄生电容易引起短路损耗、元件热应力转向开关管等问题难以解决。日本把变压器设计成一二次分离阻燃密封，自身
19、具备对付噪声功能的共模无噪声隔离变压器，既节省了噪声滤波器，又减少了噪声。 6.抗电磁干扰（EMI） 当开关电源在高频下工作时，其噪声通过电源线产生对其他电子设备的干扰，世界各国已经有了抗EMI的规范或标准。 7.电源系统的管理和控制 应用微处理器或微机集中控制与管理，可以及时反映开关电源环境的各种变化，中央处理单元实现智能控制，可自动诊断故障，减少维护工作量，确保正常运行。 8.计算机辅助设计（CAD） 利用计算机对开关电源进行CAD设计和模拟试验十分有效，是最为快速经济的设计方法。 目前的开关电源产品要求输入电压通用（适用世界各国电网电压规范），出电压规范扩大（如计算机和工作站需要增加3.
20、3V这一电压）、输入端功率因数进一步提高，并具有安全、过压保护等方面的功能。1.4 本文研究的目的 本论文是结合当前开关电源的发展趋势完成的。在本文中，设计了一个65W通用交流输入多路输出反激式变换器的PWM开关电源。这种开关电源可用于AV85240V输入的电子产品中。这种特殊的开关电源可以提供25150W的输出功率，可以用在办公室小型分组交换机（PBX）等产品中。 通过完成本论文希望完成以下目的： 1在系统学习开关电源原理的基础上，自己独立设计一台开关电源，了解开关电源的主要设计过程及其相关方法； 2在整个过程中不断学习、消化、掌握各种类型开关电源的主要特点和性能，重点掌握反激式变压器的PW
21、M开关电源； 3在设计过程中掌握开关电源的整体系统结构，主电路、输入/输出电路、反激式变换器、反馈装置和保护电路； 4通过对开关电源的理论学习和实践经验，了解电源的应用前景和发展趋势，从而明确自己今后努力的方向，争取在电源的设计和制造等工作中加以应用。2 开关电源原理分析2.1 开关电源基本工作原理 开关K 以一定的频率重复的接通或断开。在开关K 接通时，输入电源通过开关K 和滤波电路向负载R提供能量；当开关K断开时，输入电源便中断了能量的供给。开关电源的示意图如图2-1所示。 为了使负载能够得到连续的能量，开关电源就必须有一套储能装置，以便在开关K 接通时将一部分能量储存起来，当开关K 断开
22、后再将储存的能量提供给负载。图2-1中的电感L、电容C和二级管D 组成的电路就具有这样的功能。当开关K 接通时，电感L 用以储存能量，开关K 断开时，储存在电感L中的能量通过二级管D 释放给负载，从而使负载得到连续而又稳定的能量。 当电子开关K按一定的频率开关时，导通时间越长，输出电压越高；导通时间越短，输出电压越低。通常，开关电源就是这样在开关频率一定的情况下，通过调整开关时间的长短。控制输出电压的高低。目前，也有的开关电源采用开关时间长短恒定，通过改变开关频率来改变输出电压的高低。图2-1 开关电源示意图2.2 开关电源的分类 在电子技术飞速发展的今天, 对电子仪器和设备的要求是, 在性能
23、上更加安全可靠, 在功能上不断增加, 在使用上自动化程度要越来越高, 在体积上日趋小型化。这使具有众多优点的开关电源就显得更加重要。所以, 开关电源在计算机、通信、航天、彩电等方面都得到了越来越广泛的应用, 发挥了巨大的作用, 这大大促进了开关电源的发展, 从事这方面研究和生产的人员也在不断地增加, 开关电源的品种和类型也越来越多。常见的开关电源的分类方法有下列几种: 1.按激励方式划分 分为他激式和自激式。他激式开关电源电路中专设激励信号振荡器；自激式开关功率管兼作振荡管。该形式的开关电源电路结构简单, 元器件少, 可以做成低成本的开关电源。 2.按调制方式划分 分为脉宽调制型、频率调整型和
24、混合调整型。脉宽调制型保持振荡频率保持不变, 通过调节脉冲宽度来改变输出电压的大小；频率调整型保持占空比保持不变(脉冲宽度保持不变) , 通过改变振荡频率来改变输出电压大小；混合调整型是脉冲宽度和振荡频率均可进行调节的开关电源。 3按开关管电流的工作方式划分 分开关型和谐振型。开关型用开关晶体管把直流变成高频标准方波, 其电路形式类似于他激式；谐振型用开关晶体管与LC谐振回路将直流变成标准正弦波, 其电路形式类似于自激式开关电源。 4按开关晶体管的类型划分 分为晶体管型和可控硅型。晶体管型采用晶体管(包括场效应管)作为开关功率管；可控硅型采用可控硅作为开关功率管。这种电路的特点是直接输入交流电
25、压, 不需要一次整流部分。 5按储能电感与负载的连接方式划分 分串联型和并联型。串联型储能电感串联在输入与输出电压之间；并联型储能电感并联在输入与输出电压之间。 6按晶体管的连接方法划分 分为单端式、推挽式、半桥式和全桥式。单端式仅使用一个晶体管作为电路中的开关管。这种电路的特点是价格低、电路结构简单, 但输出功率不能提高；推挽式使用两个功率开关管, 将其连接成推挽功率放大器的形式。这种电路的特点是可以工作在电源电压较低的场合, 一般逆变器多采用这种形式的电路, 但它的缺点是开关变压器的初级必须具有中心抽头；半桥式使用两个功率开关管, 将其连接成半桥形式。它的特点是适应于输入电压较高的场合；全
26、桥式使用四个功率开关管,将其连接成全桥的形式。它的特点是输出功率较大。 7按电路结构划分 分为散件式和集成电路式。散件式整个开关电源电路都是采用分立式元器件组成的。这种电路的缺点是电路结构较为复杂；集成电路式整个开关电源电路或电路的一部分是由集成电路组成的。这种集成电路通常被称为厚膜电路,有的厚膜集成电路中包括功率开关管, 有的则不包括。这种形式的电源的特点是电路结构简单、调试方便、可靠性高。这种电路被广泛地应用于彩色电视中。以上五花八门的开关电源品种都是站在不同的角度, 以开关电源不同的特点命名和划分的。不论是激励方法、输出直流电压的调节手段、储能电感的连接方法、功率开关管的器件种类以及串并
27、联结构, 还是其他的电路形式,它们最后总可以归结为串联型和并联型开关电源这两大类。2.3 开关电源的优缺点 2.3.1 开关电源的优点 1功耗小、效率高 开关电源结构原理方框图中的晶体管在激励信号的驱动下,其工作状态处于导通截止和截止导通的开关状态,转换速度很快, 频率一般为50kHz左右。在一些技术先进的国家, 可以做到几百或者上千kHz。晶体管V饱和导通时,虽然电流较大,但管压降很小;截止断开时, 虽然管压降很大,但通过的电流几乎为零。这就使得开关晶体管V 在其整个工作过程中的功耗很小,电源的效率可以大幅度地提高。 2体积小、重量轻 没有了笨重的工频降压变压器。由于调整管上的耗散功率大幅度
28、地降低, 因而省去了体积和重量都较大的散热片。由于这两方面的原因, 故开关电源的体积小、重量轻。 3稳压范围宽 开关电源的输出电压是通过激励信号的占空比来调节的, 输入电压的波动变化, 可以通过改变占空比的方式来进行补偿, 这样在输入电压变化或波动较大时, 它仍能保证有较稳定的输出电压。所以, 开关电源的稳压范围很宽, 稳压效果较好。此外,改变占空比的方法有脉宽调制型、频率调制型和混合调制型三种。这样开关电源不仅具有稳压范围宽的优点, 而且实现稳压的方法也较多较灵活,设计人员可以根据实际应用的需要和要求, 灵活选用各种形式的稳压方法。 4滤波效率高,不需要较大容量的滤波电容 开关电源的工作频率
29、目前基本上是工作在50kHz 左右, 是线性电源的1000倍, 这使整流后的滤波效率几乎也提高了1000倍。就是采用半波整流后加电容滤波, 效率也提高了500倍。在相同波纹输出电压的要求下,采用开关电源时, 滤波电容的容量只是线性电源中滤波电容容量的1/5001/1000。滤波电容容量减小以后, 整个电源的体积和重量也相应地有所减小。 例如：有自激式和他激式；有调宽型和调频型; 有单端式和双端式; 有开关元件为晶体管式和开关元件为可控硅式等等。设计者可以发挥各种类型电路的特长, 设计出能满足各种不同应用场合的开关电源。 2.3.2 开关电源的缺点 开关电源最为突出的缺点就是开关干扰较为严重。开
30、关电源中的开关功率管是工作在开关状态下, 它产生的交流电压和电流会通过电路中的其他元器件产生尖峰干扰和谐振干扰, 这些干扰如果不采取一定的措施进行抑制、消除、屏蔽和隔离,就会严重地影响整机的正常工作。此外, 由于开关电源中没有了工频降压变压器的隔离, 振荡器所产生的高频干扰如果不加以消除, 就会串入工频电网, 使附近的其他电子仪器、设备和家用电器受到严重的干扰。 目前,由于国内微电子技术、阻容器件生产技术以及磁性材料技术与一些技术先进的国家还有一定的差距, 因此开关电源的造价不能进一步降低, 也影响到可靠性的进一步提高。所以, 在我国的电子仪器以及机电一体化仪器中, 开关电源还不能得到普及使用
31、。特别是无工频变压器开关电源中的高压电容、高反压大功率开关管、开关变压器的磁性材料等元件,我国还处于研究和开发阶段。一些先进的国家,虽然有了一定的发展,但是在实际应用中还存在一些问题, 不能令人十分满意。这就暴露出了开关电源的又一个缺点, 那就是电路结构复杂、故障率高、维修麻烦、成本高。对此, 如果设计者和制造者不予以充分重视,则会直接影响开关稳压电源的推广应用。2.4 PWM开关电源的基本原理 采用PWM技术的开关电源原理机构如图2-2所示，从电网将能量传递给负载的回路称为主回路，其余称为控制回路。 工频电网交流电压经过输入整流滤波电路，得到高波纹未调直流电压，在经功率转换电路，变换成符合要
32、求的矩形波脉动电压，最后经过整流滤波电路将其平滑成连续的低波纹直流电压。输入整流滤波功率转换输出整流滤波驱动电路过压过流保护时钟震荡器V/W电路检测放大直流输出220V交流输入图2-2 PWM方式开关电源框图 控制回路在提供高压开关T管基极驱动脉冲的同时，需要完成输出电压稳压的控制，而且还必须能对电源或负载提供保护。它通常由检测比较放大电路、电压-脉冲宽度转换电路（V/W电路）、时钟震荡电路，以及自用电压源等基本电路构成。 对于PWM方式而言，将频率固定的震荡源称为时钟震荡器，这种电源利用检测电路反映输出电压值，通过和给定参考电压比较并产生误差信号，在经过V/W电路调制脉冲宽度调节输出电压。例
33、如，由于某种原因（负载电流减小或电网电压上升）使高频变压器副边输出电压的平均值增大，电源输出电压也将随之提高，反馈检测电路将提高了输出电压和基准电压进行比较，并产生负积极性的误差电压，V/W电路根据该误差电压及时减小输出脉宽，这样使输出电压平均值减小，接近原来的数值，从而实现稳压的作用。3 方案选择与经济性分析3.1 电容充电器的种类介绍 电容充电器形式与拓扑结构的选择直接影响到了电容的充电效率与整体设备的可靠性。目前电容充电器分为三大种类：带充电电阻器的高压直流电源、谐振充电电源、高压变换器充电电源。 (1)带充电电阻器的高压直流电源: 电源相当于一个恒压电源如图3-1，为了限制给电容充电时
34、的短时的短路电流效应必须要在线路中加上限流电阻R。当电容器C的电压等于电源的输出电压时，充电结束。此充电器结构简单、可靠、成本低。但是效率特别低下，在理想状态下，充电过程中消耗在充电电阻上的能量与电容器的储存能量相同，因此只有50。 高压 直流 电源 脉冲 负载 RC 图3-1 高压直流电源 (2)谐振充电电源：如图3-2所示。谐振充电电源的原理是交流输入电源利用变压器升压，经过整流后被电容器滤波，产生高压直流电压。晶闸管出发后电流经过电感L和二极管，从向传递能量。该技术简单有效，但是对于高电压可能需要多个晶闸管串联，大容量的会提高成本。输出电压也会受到电容器漏电的影响与漂移。 C1图3-2
35、谐振充电电源 （3）高频变换器充电电源：高频变换器是利用一连串的脉冲或者是脉冲链给电容充电，而不是单一的信号。因此它的输出电压稳定度得到良好的提高。变换器也可以工作在开关状态，技术先进而且损耗小、谐波分量小、频率高、储能元件体积小。对于以上电源类型的分析和总结，选择高频变换器充电电源。3.2 反激变换器工作原理 在进行设计之前，有必要分析并确定开关电源的各类拓扑结构。设计中电源的作用是电容充电之用，所以在进行设计时，分析电容充电过程的原理也是十分重要的。 图3-3给出了反激式变换器的主电路及波形图，它是由开关管V、整流二极管、滤波电容和隔离变压器构成的。开关管V按照PWM的方式进行工作。变压器
36、有两个绕组，初级绕组和次级绕组，两个绕组是紧密耦合的。图中的开关管V导通时，变压器储存能量，负载电流由输出滤波电容提供；开关管V管关断时，变压器将储存的能量传送到负载和输出滤波电容，以补偿电容单独提供负载电流时所消耗的能量。D1图3-3 反激变换器原理图及波形图 同许多电源拓扑形式一样，反激变换器有两种基本工作方式，即电感电流连续模式（CCM）和电感电流断续模式(DCM)工作方式。自感电流连续是指输出滤波电感的电流总是大于零，电流断续是指在开关管关断期间有一段时间自感的电流为零。在这两种工作方式之间有一个工作边界，称为电感电流临界连续状态，即在开关管关断末期，自感的电流刚好降为零。这两种工作模
37、式有完全不同的工作特性和应用场合。 3.2.1 DCM模式下的反激变换器原理与基本关系 (1)DCM模式下的反激变换器原理 开关模式1(0)；见图3-4图3-4 反激变换器的开关模式1 在t=O瞬间，开关管V导通，电源电压加在变压器初级绕组上，此时，在次级绕组中的感应电压为，其极性“*”端为正，使二极管截止，负载电流由滤波电容提供。此时，变压器的次级绕组开路，只有初级绕组工作，相当于一个电感，其电感量为，因此初级电流从最小值开始线性增加，其增加率为： (3-1) t=时，电流达到最大值。 (3-2) 在此过程中，变压器的铁心被磁化，其磁通的增加量为： (3-3) 开关模式2()；见图3-5图3
38、-5 反激变换器的开关模式2(a) 在t=时，开关管V关断，初级绕组开路，次级绕组的感应电动势反向，其极性“*”端为负，使二极管导通储存在变压器磁场中的能量通过二极管释放，一方面给电容充电；另一方面也向负载供电。此时只有变压器的次级绕组工作，相当于一个电感，其电感量为。次绕组上的电压为，次级电流从最大值线性下降，其下降速度为： (3-4) 在某一时刻，t=时，电流下降到0。在时刻t=()时，下降到零，输出电流由电容提供。如图3-6图3-6 反激变换器的开关模式2(b)在此过程中，变压器铁心去磁，其磁通也线性减小。磁通的减小量为： (3-5) (2)DCM模式下的基本关系在V导通时，所有绕组同名端的电压相对于异名端为负；输出整流管D反偏，单独向负载供电。V导通期间，的电压恒定，其电流线性上升，斜率为。此时变压器储存的能量为： (3-6) V关断时，励磁电感的电流使各绕组电压反向，则由于电感电流不能突变。在V关断的瞬间，变压器次级电流幅值为： (3-7) 几个开关周期后，次级直流电压上升到。V关断时，同名