反激式、正激式開關(guān)電源區(qū)別分析-KIA MOS管

反激式開關(guān)電源

反激式開關(guān)電源是指使用反激高頻變壓器隔離輸入輸出回路的開關(guān)電源。“反激”指的是在開關(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，在開關(guān)管斷開的情況下，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)。

正激式開關(guān)電源

正激式變壓器開關(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。

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它們?cè)谕幌笙奚稀Ｕな钱?dāng)變壓器原邊開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)同時(shí)能量被傳遞到負(fù)載上，當(dāng)開關(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)開關(guān)管截止時(shí)，變壓器的能量釋放到負(fù)載側(cè)。正激開關(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)輸入變化沒有穩(wěn)壓作用，且沒有開關(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。

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，應(yīng)用比較常見，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。

一般在100W以內(nèi)我們習(xí)慣用反激拓?fù)鋪?lái)做，超過(guò)100W的用正激比較合適。為何?

在計(jì)算反激開關(guān)電源時(shí)，反激功率做得越大，原邊電感量肯定是越小的，這跟拓?fù)涞奶匦杂嘘P(guān)，我們先來(lái)分析一下反激的工作過(guò)程：

上圖為反激的基本拓?fù)洌?dāng)MOS開關(guān)管開通時(shí)，變壓器原邊繞組上正，下方，此時(shí)變壓器副邊繞組上負(fù)下正，整流二極管VD截止，在MOS開通的時(shí)段，變壓器的勵(lì)磁能量由于沒有通路釋放從而全部存儲(chǔ)在變壓器中。

當(dāng)MOS開關(guān)管關(guān)閉之后，變壓器原邊繞組電位變成下正上負(fù)，根據(jù)同名端，此時(shí)副邊繞組的電位為上正下負(fù)，整流二極管VD導(dǎo)通，變壓器釋放能量，磁芯復(fù)位。

就是這樣周而復(fù)始，使輸出穩(wěn)壓。

由于這種不斷存儲(chǔ)又釋放存儲(chǔ)又釋放的工作模式?jīng)Q定變壓器的是很容易飽和的，為了控制變壓器不飽和，通常的做法就是加氣隙。

為了方便，我們用反激DCM的公式，簡(jiǎn)單說(shuō)明一下：

Lp：原邊感量，Ip：原邊電流，Vin最低輸入電壓，D：占空比，P輸入功率，f開關(guān)頻率

我們通過(guò)幾個(gè)簡(jiǎn)單的公式就可以看出，反激電源的原邊電感量是受到了限制的。

再通過(guò)上面的公式，可知感量和Lp和峰值電流定了之后，要使磁芯不飽和，我們只能通過(guò)增大Np匝數(shù)來(lái)降低磁通密度，Np增大了，Lp是定了磁芯必然要加氣隙。有計(jì)算經(jīng)驗(yàn)的人都知道，反激變壓器尤其是功率打了變壓器感量都是比較小的。

下面我們來(lái)看看正激：

上圖為正激電源的基本拓?fù)洌_關(guān)MOS管開通時(shí)，原邊繞組NP1為上正下負(fù)，根據(jù)同名端判定此時(shí)副邊繞組NS也為上正下負(fù)，輸出整流二極管VD1是導(dǎo)通的，原邊導(dǎo)通的同時(shí)副邊也導(dǎo)通，能量每個(gè)周期都能夠得到即時(shí)釋放。

變壓器不存在存儲(chǔ)階段，雖然原邊也有比較大的電流，但這電流大部分都是由副邊折射過(guò)來(lái)的，初級(jí)和次級(jí)是同時(shí)有電流的,而且產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度相等，方向相反，當(dāng)負(fù)載變重，初級(jí)電流也相應(yīng)加大，抵消了磁芯磁場(chǎng)的變化，所以正激不用考慮正激的電感量的大小，繞多大就是多大。

當(dāng)然別忘記還有一部分勵(lì)磁電流，但由于電感量很大勵(lì)磁電流是很小的，開關(guān)MOS開通時(shí)，(不考慮功率部分，只考慮勵(lì)磁電流)變壓器原邊電感上陣下負(fù)，勵(lì)磁電流線性上升，等到開關(guān)MOS關(guān)閉時(shí)，NP1繞組下正上負(fù)，此時(shí)通過(guò)同名端可知，NP2上正下負(fù)D1導(dǎo)通，原邊電感存儲(chǔ)的勵(lì)磁能量通過(guò)NP2和D1釋放出去，返回到輸入大電容上，磁芯復(fù)位。當(dāng)然變壓器也存在漏感，這部分漏感就生了正激的尖峰電壓。

通過(guò)上面的對(duì)比，我們可知，同樣一個(gè)功率變壓器，可得到如下結(jié)論。

1、反激變壓器的電感量很小，而正激變壓器的電感量很大。

2、反激變壓器通過(guò)副邊輸出繞組復(fù)位，正激變壓器有專門的復(fù)位繞組復(fù)位。

3、反激變壓器需要復(fù)位的勵(lì)磁能量但同時(shí)也是整個(gè)功率部分的能量，正激變壓器復(fù)位的也是勵(lì)磁部分的能量，但這個(gè)勵(lì)磁能量不包含功率部分的能量(暫且用能量這個(gè)詞，能明白就好)。

結(jié)論分析：

首先說(shuō)反激，電感量跟正激比很小的。我們都只到變壓存在的漏感與很多因素有關(guān)，由于感量小，變壓器只要有一點(diǎn)漏感，這個(gè)漏感在整個(gè)原邊電感的占比是比較大的，而電感的能量1/2*Lp*Ip^2在電感和漏感中的比例是按照感量大小的比例來(lái)分配的，一旦漏感比例大了，漏感中存儲(chǔ)的能量是不能轉(zhuǎn)化到副邊，大部分是通過(guò)其它通路來(lái)消耗(轉(zhuǎn)換成損耗)的，可想而知，功率越大，感量越小，漏感比例越容易變大，造成的損耗也將越來(lái)越大，不但損耗超大而且這個(gè)漏感造成的尖峰將隨功率的增大而越來(lái)越大，非常難處理，或者說(shuō)到了一定的功率量，根本無(wú)法處理。

我們?cè)倏凑ぃ姼辛扛醇け仁呛艽蟮摹Ｓ捎诟辛看螅儔浩骶退阌幸欢ǖ穆└校@個(gè)漏感在整個(gè)變壓器中所占的比例也是比較小的。漏感占比很小，浪費(fèi)的能量肯定比較小，所產(chǎn)生的尖峰也很好處理。

通過(guò)上面的簡(jiǎn)單描述，我相信大家也明白為何反激電源的功率就是做不大?并且還可以印證我們平時(shí)測(cè)量反激時(shí)DS尖峰是比較高的，而正激DS尖峰是非常小的。

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