開(kāi)關(guān)電源中單激式和雙激式的原理區(qū)別

開(kāi)關(guān)變壓器，同時(shí)也會(huì)被當(dāng)作脈沖變壓器進(jìn)行稱(chēng)呼，這是它的另一個(gè)名字。它是屬于在開(kāi)關(guān)電源當(dāng)中的變壓器，也就工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)當(dāng)中。一般都是工作在脈沖狀態(tài)下，其頻率范圍從十來(lái)Hz到幾千Hz不等的頻率條件下。

關(guān)于對(duì)開(kāi)關(guān)變壓器的分類(lèi)，對(duì)于輸入電壓來(lái)說(shuō)，有單激式和雙激式之分：對(duì)于輸出電壓來(lái)說(shuō)，又有正激式和反激式之分。單激式和雙激式開(kāi)關(guān)電源，或正激式和反激式開(kāi)關(guān)電源，它們使用的開(kāi)關(guān)變壓器，在工作原理方面也有很大的不同。

當(dāng)開(kāi)關(guān)變壓器的輸入電壓為直流脈沖電壓時(shí)，稱(chēng)為單極性脈沖輸入，這種單極性脈沖輸入的開(kāi)關(guān)電源稱(chēng)為單激式變壓器開(kāi)關(guān)電源：當(dāng)開(kāi)關(guān)變壓器的輸入電壓為正、負(fù)交替的脈沖電壓時(shí)，稱(chēng)為雙極性脈沖輸入，這種雙極性脈沖輸入的開(kāi)關(guān)電源稱(chēng)為雙激式變壓器開(kāi)關(guān)電源;當(dāng)變壓器的初級(jí)線圈正在被直流脈沖電壓激勵(lì)時(shí)，變壓器的次級(jí)線圈正好有功率輸出，這種開(kāi)關(guān)電源稱(chēng)為正激式變壓器開(kāi)關(guān)電源;當(dāng)變壓器的初級(jí)線圈正好被直流脈沖電壓激勵(lì)時(shí)，變壓器的次級(jí)線圈沒(méi)有向負(fù)載提供功率輸出，而僅在變壓器初級(jí)線圈的激勵(lì)電壓被關(guān)斷后才向負(fù)載提供功率輸出，這種變壓器開(kāi)關(guān)電源稱(chēng)為反激式開(kāi)關(guān)電源。

設(shè)開(kāi)關(guān)變壓器鐵芯的截面為S，當(dāng)幅度為U、寬度為τ的矩形脈沖電壓施加到開(kāi)關(guān)變壓器的初級(jí)線圈上時(shí)，在開(kāi)關(guān)變壓器的初級(jí)線圈中就有勵(lì)磁電流流過(guò)：同時(shí)，在開(kāi)關(guān)變壓器的鐵芯中就會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，變壓器的鐵芯就會(huì)被磁化，在磁場(chǎng)強(qiáng)度為H的磁場(chǎng)作用下又會(huì)產(chǎn)生磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁力線通量，簡(jiǎn)稱(chēng)磁通，用“”表示：磁感應(yīng)強(qiáng)度B或磁通φ受磁場(chǎng)強(qiáng)度H的作用而發(fā)生變化的過(guò)程，稱(chēng)為磁化過(guò)程。所謂的勵(lì)磁電流，就是讓變壓器鐵芯充磁和消磁的電流。

開(kāi)關(guān)變壓器工作原理

220V的交流電，經(jīng)過(guò)整流濾波，變成310V的直流。這個(gè)直流電壓，通過(guò)開(kāi)關(guān)變壓器的初級(jí)加在開(kāi)關(guān)管的集電極，同時(shí)，開(kāi)關(guān)管的基極加有一定的偏壓，這個(gè)偏壓會(huì)使開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通。由于通電瞬間的開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通，這樣接在開(kāi)關(guān)管集電極的開(kāi)關(guān)變壓器的初級(jí)上產(chǎn)生電流，這個(gè)電流在開(kāi)關(guān)變壓器的磁芯上產(chǎn)生磁場(chǎng)，這個(gè)磁場(chǎng)在反饋線圈上產(chǎn)生電壓，這個(gè)電壓加在開(kāi)關(guān)管的基極，這個(gè)正反饋電壓使開(kāi)關(guān)管更加導(dǎo)通，磁場(chǎng)加大，反饋電壓增大。開(kāi)關(guān)管進(jìn)一步導(dǎo)通，直到飽和。飽和后的通過(guò)開(kāi)關(guān)管集電極的電流最大。但電流的變化幅度減小。直到不變化。開(kāi)關(guān)變壓器初級(jí)電流不變化了，感應(yīng)的磁場(chǎng)也消失了，反饋的電壓也消失了。開(kāi)關(guān)管基極由于反饋電壓消失，它由深度的飽和狀態(tài)，迅速退回導(dǎo)通狀態(tài)，集電極電流迅速減小，這個(gè)減小的電流，使磁芯上產(chǎn)生一個(gè)與前述相反的磁場(chǎng)，這個(gè)相反的磁場(chǎng)在反饋線圈上同樣產(chǎn)生一個(gè)與上述相反的反饋電壓，這個(gè)電壓加在開(kāi)關(guān)管的基極上，加速了開(kāi)關(guān)管由導(dǎo)通趨于截止，開(kāi)關(guān)管截止后，電流消失，反饋電壓消失，開(kāi)關(guān)管在直流偏壓的作用下，又開(kāi)始了下一個(gè)導(dǎo)通、飽和、導(dǎo)通、截止的過(guò)程。這樣的過(guò)程不斷地循環(huán)，就是開(kāi)關(guān)電源的工作原理。

反激式：反激式開(kāi)關(guān)電源是指使用反激高頻變壓器隔離輸入輸出回路的開(kāi)關(guān)電源?！胺醇ぁ敝傅氖窃陂_(kāi)關(guān)管接通的情況下，當(dāng)輸入為高電平時(shí)輸出線路中串聯(lián)的電感為放電狀態(tài);相反，在開(kāi)關(guān)管斷開(kāi)的情況下，當(dāng)輸入為高電平時(shí)輸出線路中的串聯(lián)的電感為充電狀態(tài)。

工作原理：變壓器的一次和二次繞組的極性相反，這大概也是Flyback名字的由來(lái)：a.當(dāng)開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，變壓器原邊電感電流開(kāi)始上升，此時(shí)由于次級(jí)同名端的關(guān)系，輸出二極管截止，變壓器儲(chǔ)存能量，負(fù)載由輸出電容提供能量。b.當(dāng)開(kāi)關(guān)管截止時(shí)，變壓器原邊電感感應(yīng)電壓反向，此時(shí)輸出二極管導(dǎo)通，變壓器中的能量經(jīng)由輸出二極管向負(fù)載供電，同時(shí)對(duì)電容充電，補(bǔ)充剛剛損失的能量。反激電路的演變：可以看作是隔離的Buck/Boost電路:

在反激電路中，輸出變壓器T除了實(shí)現(xiàn)電隔離和電壓匹配之外，還有儲(chǔ)存能量的作用，前者是變壓器的屬性，后者是電感的屬性，因此有人稱(chēng)其為電感變壓器，有時(shí)我也叫他異步電感。

正激式變壓器開(kāi)關(guān)電源輸出電壓的瞬態(tài)控制特性和輸出電壓負(fù)載特性，相對(duì)來(lái)說(shuō)比較好，因此，工作比較穩(wěn)定，輸出電壓不容易產(chǎn)生抖動(dòng)，在一些對(duì)輸出電壓參數(shù)要求比較高的場(chǎng)合，經(jīng)常使用。

所謂正激式變壓器開(kāi)關(guān)電源，是指當(dāng)變壓器的初級(jí)線圈正在被直流電壓激勵(lì)時(shí)，變壓器的次級(jí)線圈正好有功率輸出。

反激的變壓器可以看作一個(gè)帶變壓功能的電感，是一個(gè)buck-boost電路。正激的變壓器是只有變壓功能，整體可以看成一個(gè)帶變壓器的buck電路。二次側(cè)接第一個(gè)整流二極管的負(fù)端接電解電容的是反擊，接電感的是正激。

總地來(lái)說(shuō)，正激反激工作原理不同，正激是初級(jí)工作次級(jí)也工作，次級(jí)不工作有續(xù)流電感續(xù)流，一般是CCM模式。功率因數(shù)一般不高，而且輸入輸出和變比占空比成比例。反激是初級(jí)工作，次級(jí)不工作，兩邊獨(dú)立開(kāi)來(lái),一般DCM模式下，理論上是單位功率因數(shù)，但是變壓器的電感會(huì)比較小，而且需要加氣隙,所以一般適合中小功率情況.一般的電源書(shū)都會(huì)有具體的介紹和設(shè)計(jì)公式。

正激變壓器是理想的，不儲(chǔ)能，但是由于勵(lì)磁電感(Lp)是有限值，勵(lì)磁電流使得磁芯B會(huì)大，為避免磁通飽和，變壓需要輔助繞組進(jìn)行磁通復(fù)位;反激變壓器工作形式可以看做耦合電感;電感先儲(chǔ)能，再放能。由于反激變壓器的輸入、輸出電壓極性相反，固當(dāng)開(kāi)關(guān)管斷開(kāi)之后，次級(jí)可以提供磁芯一個(gè)復(fù)位電壓，因而反激變壓器不需額外增加磁通復(fù)位繞組。

主要區(qū)別

正激反激主要區(qū)別在高頻變壓器的工作方式不同但他們?cè)谕幌笙奚?。正激是?dāng)變壓器原邊開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通時(shí)同時(shí)能量被傳遞到負(fù)載上，當(dāng)開(kāi)關(guān)管截止是變壓器的能量要通過(guò)磁復(fù)位電路去磁。反激是和正激相反，當(dāng)原邊開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通時(shí)給變壓器存儲(chǔ)能量。但能量不會(huì)加在負(fù)載上，當(dāng)開(kāi)關(guān)管截止時(shí)，變壓器的能量釋放到負(fù)載側(cè)。正激開(kāi)關(guān)電源，后面多的那個(gè)二級(jí)管是續(xù)流二級(jí)管，一般輸出部分還會(huì)多加一個(gè)儲(chǔ)能電感，正激和反激最重要的區(qū)別是變壓器初次級(jí)的相位是反相的。

最大區(qū)別

正激與反激的工作最大區(qū)別是，當(dāng)開(kāi)關(guān)管關(guān)斷時(shí)，正激的輸出主要靠?jī)?chǔ)能電感和續(xù)流二級(jí)管來(lái)維持輸出，而反激的輸出主要靠變壓器次級(jí)釋放能量來(lái)維持輸出。正激電路不宜做多路輸出，正激電路要用脈寬調(diào)整做穩(wěn)壓必須在次極整流以后串電感，不然輸出電壓主要由輸入決定，與脈寬影響不大，脈寬只影響輸出紋波。如用正激電路做多路輸出原理上存在的問(wèn)題：如每路輸出不用電感，那么對(duì)輸入變化沒(méi)有穩(wěn)壓作用，且沒(méi)有開(kāi)關(guān)電源應(yīng)有的安全性。如果每路加電感：那么輸出電壓在理論上與負(fù)載大小有關(guān)，不參與反饋的回路就不正。

反激電路在原理上就適合多路輸出穩(wěn)壓。反激電路首先儲(chǔ)能，后把能量按各路的電壓比率供應(yīng)給每一路，先可以認(rèn)為每路的輸出比例是不變的(實(shí)際有誤差看下面)，按電流誰(shuí)需要多給誰(shuí)多的原則分配。

關(guān)于反饋

被反饋的這一路總是很準(zhǔn)的因?yàn)榫褪前凑宜麃?lái)反饋的，但反饋的一路一定要有一點(diǎn)負(fù)載。不然會(huì)加大輸出各路間的不平衡?？梢杂枚嗦芳訖?quán)來(lái)進(jìn)行反饋，就可以使誤差的矢量和為零，通俗點(diǎn)讓誤差在各路間均衡，哪路的權(quán)重大，哪路的精度就高。變壓器遵守各個(gè)瞬態(tài)電壓比等于線圈比，這是理解中用得最多的一個(gè)條件。

關(guān)于開(kāi)關(guān)電源

正激式是開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通時(shí)變壓器次級(jí)電路工作,反激式是開(kāi)關(guān)管截止時(shí)變壓器次級(jí)電路工作(開(kāi)關(guān)截止，主級(jí)能量傳遞給次級(jí)，次級(jí)工作開(kāi)關(guān)閉合，主級(jí)電感線圈存儲(chǔ)能量)。正激式開(kāi)關(guān)電源輸出必需有續(xù)流二極管而反激式?jīng)]有(它們的變壓器繞法也不一樣。反激式變壓器初次極工作時(shí)間相反而正激式初次極工作時(shí)間相同)正激跟反激相比最大的問(wèn)題的用的器件更多，雖然好像沒(méi)多幾個(gè)，但都是必不可少，而且成本都是很高的。電路比反激式變壓器開(kāi)關(guān)電源多用一個(gè)大儲(chǔ)能濾波電感，以及一個(gè)續(xù)流二極管。正激式變壓器開(kāi)關(guān)電源輸出電壓受占空比的調(diào)制幅度，相對(duì)于反激式變壓器開(kāi)關(guān)電源來(lái)說(shuō)要低很多，因此，正激式變壓器開(kāi)關(guān)電源要求調(diào)控占空比的誤差信號(hào)幅度比較高，誤差信號(hào)放大器的增益和動(dòng)態(tài)范圍也比較大。

正激式變壓器開(kāi)關(guān)電源為了減少變壓器的勵(lì)磁電流，提高工作效率，變壓器的伏秒容量一般都取得比較大，并且為了防止變壓器初級(jí)線圈產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)把開(kāi)關(guān)管擊穿，正激式變壓器開(kāi)關(guān)電源的變壓器要比反激式變壓器開(kāi)關(guān)電源的變壓器多一個(gè)反電動(dòng)勢(shì)吸收繞組，因此，正激式變壓器開(kāi)關(guān)電源的變壓器的體積要比反激式變壓器開(kāi)關(guān)電源的變壓器的體積大。

正激式變壓器開(kāi)關(guān)電源還有一個(gè)更大的缺點(diǎn)是在控制開(kāi)關(guān)關(guān)斷時(shí)，變壓器初級(jí)線圈產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)電壓要比反激式變壓器開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)電壓高。因?yàn)橐话阏な阶儔浩鏖_(kāi)關(guān)電源工作時(shí)，控制開(kāi)關(guān)的占空比都取在0.5左右，而反激式變壓器開(kāi)關(guān)電源控制開(kāi)關(guān)的占空比都取得比較小。

應(yīng)用區(qū)別

正激式變壓器不蓄積能量，只擔(dān)負(fù)偶合傳輸,反激式變壓器需把開(kāi)通過(guò)程中的能量蓄積在本身，關(guān)斷過(guò)程中再釋放：正激式繞組同相位，反激式繞組反相;正激式變壓器不用調(diào)節(jié)電感值，反激式需調(diào)節(jié)。正激式工作存在剩磁為防飽和需消磁電路，本身不蓄能需要蓄能線圈和續(xù)流二極管，反激式不用。

反激主要用在150-200瓦以下的情況，正激則用在150w到幾百瓦之間。之所以反激更廣范就是因?yàn)槲覀內(nèi)粘Ｖ?00w以下的電源比較常見(jiàn)，應(yīng)用比較常見(jiàn)，所以也就比較廣泛啦。原理就是一個(gè)通過(guò)儲(chǔ)能再通過(guò)變比進(jìn)行變壓的，一個(gè)是直接通過(guò)變比進(jìn)行變壓的。正激初級(jí)繞組同名端都是正極所以叫正激，反激一個(gè)在正，一個(gè)在負(fù)所以叫反激。

反激式可做小功率，成本低，調(diào)試相對(duì)簡(jiǎn)單些，所以在小功率電源中常用。它們的區(qū)別: 主變壓器方面, 正激的需增加消磁繞組，當(dāng)然也有的用增加兩個(gè)二極管在主繞組進(jìn)行消磁，無(wú)論如何正激電源必須增加消磁回路。反激不用增加輸出儲(chǔ)能電感，因?yàn)槟芰磕軆?chǔ)存在次級(jí)線圈中 ，正激須增加輸出儲(chǔ)能電感，且整流部分需增加續(xù)流二極管。