反激電源工作原理-反激電源高壓MOS管尖峰電流來(lái)源與減小方法

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，與之對應的有正激式開(kāi)關(guān)電源。“反激”(FLY BACK)具體所指當開(kāi)關(guān)管接通時(shí)，輸出變壓器充當電感，電能轉化為磁能，此時(shí)輸出回路無(wú)電流；相反，當開(kāi)關(guān)管關(guān)斷時(shí)，輸出變壓器釋放能量， 磁能轉化為電能，輸出回路中有電流。

反激式開(kāi)關(guān)電源中，輸出變壓器同時(shí)充當儲能電感，整個(gè)電源體積小、結構簡(jiǎn)單，所以得到廣泛應用。應用最多的是單端反激式開(kāi)關(guān)電源。

優(yōu)點(diǎn)：元器件少，電路簡(jiǎn)單，成本低，體積小，可同時(shí)輸出多路互相隔離的電壓

缺點(diǎn)：開(kāi)關(guān)管承受電壓高，輸出變壓器利用率低，不適合作大功率電源 EMI比較大

一般而言，100W以?xún)鹊拈_(kāi)關(guān)電源通常采用單端反激式，超過(guò)100W－300W的開(kāi)關(guān)電源通常采用正激式或半橋式，300W以上電源通常采用全橋式。

反激電源高壓MOS管尖峰電流解析

做電源的都測試過(guò)流過(guò)高壓MOS的電流波形，總會(huì )發(fā)現電流線(xiàn)性上升之前會(huì )冒出一個(gè)尖峰電流，并且有個(gè)時(shí)候甚至比正常的峰值電流還要高?？雌饋?lái)很不爽。那這尖峰怎么來(lái)的，如何減小它呢？

電流尖峰的來(lái)源

1、MOS管開(kāi)啟時(shí)驅動(dòng)電流由G流到S到地這條路徑是有電流的（驅動(dòng)電路上有驅動(dòng)電阻限制驅動(dòng)電流的這個(gè)電流不大）；

2、另外一條通路從MOS下來(lái)的，從表面上看這條通路連接電感，電感上的這個(gè)電流實(shí)際上就是主電流是從0緩慢（相對于尖峰電流）上升的，但別忘了還有一個(gè)隱藏的通路就是變壓器原邊繞組是有寄生電容的（層間電容和匝間電容），這個(gè)寄生電容里面存儲的電量瞬間由MOS到地放出，會(huì )產(chǎn)生一個(gè)較大尖峰電流。

3、還有一個(gè)就是從副邊耦合過(guò)來(lái)的電流，我們都知道副邊整流二極管從導通（正偏）到反偏的這個(gè)過(guò)程中二極管有一個(gè)反向恢復電流。這個(gè)反向恢復電流是通過(guò)二極管和變壓器副邊繞組的，它會(huì )通過(guò)耦合折射到原邊繞組上的（注意：在DCM下沒(méi)有反向恢復電流）。

MOS管尖峰電流對電源的害處

1、就是由于這個(gè)尖峰的存在，開(kāi)關(guān)電源芯片為了防止誤觸發(fā)加入了前沿消隱，如果太高還是有可能誤觸發(fā)。

2、這個(gè)尖峰（di/dt很大）對開(kāi)關(guān)電源EMI影響不小。

3、這個(gè)尖峰電流會(huì )增大MOS開(kāi)關(guān)管開(kāi)通時(shí)的交越損耗，降低效率

減小電流尖峰對策

① 變壓器使用三明治繞法使原邊繞組分開(kāi)

② 減小原邊繞組的匝數（比如可以用Ae值比較大的磁芯（PQ等）可以減少變壓器匝數）

③ 盡量繞成單層繞組

2、減少副邊反向恢復電流

① 如果是功率很小的開(kāi)關(guān)電源把變壓器設計在DCM模式下運行(DCM無(wú)反向電流）。

② 使用準諧振芯片（準諧振也是在DCM）

③ 使用反向恢復特性好的二極管，比如肖特基，當然還有碳化硅二極管，注意碳化硅二極管成本非常高。

反激式開(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，當輸入為高電平時(shí)輸出線(xiàn)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，當輸入為高電平時(shí)輸出線(xiàn)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.當開(kāi)關(guān)管導通時(shí)，變壓器原邊電感電流開(kāi)始上升，此時(shí)由于次級同名端的關(guān)系，輸出二極管截止，變壓器儲存能量，負載由輸出電容提供能量。 b.當開(kāi)關(guān)管截止時(shí)，變壓器原邊電感感應電壓反向，此時(shí)輸出二極管導通，變壓器中的能量經(jīng)由輸出二極管向負載供電，同時(shí)對電容充電，補充剛剛損失的能量。 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)現電隔離和電壓匹配之外，還有儲存能量的作用，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。

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