單端反激式轉(zhuǎn)換器的工作原理分析

FlyBack Converter又稱單端反激式轉(zhuǎn)換器，又稱返返馳式(Flyback)轉(zhuǎn)換器, 因其輸出端在原邊繞組斷開電源時獲得能量，因此得名。電子設(shè)備都是需要電源的，開關(guān)電源得到很廣泛的應(yīng)用。而對于中小功率的電源使用最廣泛的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)就是：反激式結(jié)構(gòu)。舉些實(shí)際應(yīng)用的例子，如筆記本電腦的適配器、手機(jī)充電器等。

這里先拋出FlyBack Converter的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，

優(yōu)點(diǎn)：

1.電路簡單，成本低，可靠性高，能提供多路直流輸出；

2.當(dāng)出入電壓波動很大時，仍能穩(wěn)定輸出，可實(shí)現(xiàn)交流輸入；

3.變壓器匝數(shù)比值較??；

4.轉(zhuǎn)換效率高，損耗小；

缺點(diǎn)：

1.輸出電壓紋波較大，負(fù)載調(diào)整精度不高，因此輸出功率受到限制；

2.工作在CCM模式下，有較大的直流分量，容易導(dǎo)致變壓器磁芯飽和，所以必須在此路中加入氣隙，從而造成變壓器；

3.Converter有直流分量，且同時會工作在CCM/DCM兩種不同模式，導(dǎo)致Converter的設(shè)計(jì)和環(huán)路補(bǔ)償?shù)脑O(shè)計(jì)比較困難；

很顯然，以上所說的優(yōu)缺點(diǎn)和FlyBack Converter電路本身息息相關(guān)，下面就簡單介紹下FlyBack Converter的演變過程，當(dāng)然我們先要解釋一下Buck-Boost和FlyBack的關(guān)系，很多帖子或者一直很多認(rèn)為Buck-Boost就是FlyBcak或者說Buck-Boost就是FlyBack的應(yīng)用，其實(shí)不然，上面一張圖很好的解釋了二者之間的關(guān)系，如上圖。

Flyback是基于Back-Boost Converter演變而來的。上圖就是其演變過程從a—b，下面我們逐步分析一下，Back-Boost最終演變成成Flyback：

圖.a是Buck-Boost的原型電路，我們把圖.a中的電感L變成雙路1：1的并聯(lián)線圈，這樣就變成了圖.b。

圖.b中其他不改變，把并聯(lián)電感斷開，匝數(shù)比還是1：1，就是圖.c了。

圖.c中二極管反向接，變壓器匝數(shù)比變成1：n，變壓器次級同名端反接使得輸出電壓正負(fù)極和輸入極性一樣。MOS管接到初級變壓器的負(fù)極，以便簡化后期開關(guān)驅(qū)動電路的設(shè)計(jì)，稍微整理一下，就是圖.d的電路了。

上面介紹了Flyback Converter的推演過程，這里簡單分析一下Flyback Conveter的工作原理，這里給出3個簡單的模型示意圖，代表電路工作的3個階段，如上圖，

圖.a是大多數(shù)隔離變壓器轉(zhuǎn)換電路的等效電路，實(shí)際的變壓器電路可以等效成一個理想變壓器 并聯(lián)一個電感Lm。

圖.b是MOS管導(dǎo)通時，變壓器原邊充電，二極管關(guān)斷，負(fù)載由輸出濾波電容供電。

圖.c是MOS管關(guān)斷，二極管導(dǎo)通，變壓器儲存能量通過二極管向負(fù)載側(cè)傳送。

總結(jié)

好了FlyBack Converter的工作原理簡單的分析到這里，有的人可能會說怎么連個公式都沒有，這里只想和大家分享一下FlyBack Converter電路的感性認(rèn)識，公式書上就有這里就不拿出來嚇唬大家了，這個電路深入還有很多地方可以學(xué)習(xí)，例如其工作狀態(tài)CCM和DCM的波形分析、開關(guān)電路的驅(qū)動設(shè)計(jì)，以及后續(xù)的PCBLayout注意事項(xiàng)都是可以拿出來大書特書的東西，這里就是拋磚引玉，和大家一起探討一下最原始的東西，如有不對的地方希望指正，一起學(xué)習(xí)，一起進(jìn)步。

審核編輯：湯梓紅