精通反激电源变压器设计1-反激电源的类型与特点1A

各位电源工程师大家好

我是邵革良

欢迎大家来参加我的

精通反激电源变压器的设计系列培训讲座

这个讲座让我们将由十个题目来讲解

第一个题目实际上是我会给大家

介绍一下反激电源的工作的类型以及

它的特点

那么说起反接电源

反激电源变压器是一个反激电源设计

里面最关键的一个环节的设计

那么我们如果熟练掌握了反激电源变压器的

设计方法

我们也就同步了掌握了反激电源的一次回路

原边回路的主电路的各个元器件的选型

那么也同步的掌握了我们反激电源输出

整流二极管和滤波电容等等

这些总电路参数的选型和优化

所以反激电源变压器的设计是

我们整个反激电源设计里面的

一个最核心的环节

那么从第二讲到第五讲

会分别 我们对反激电源工作的三种工作模式

会分别 我们对反激电源工作的三种工作模式

连续电流模式和不连续电流模型

和临界电流模型

那么进行从计算方法方面的细致的讲解

那么这三种模型由于他工作原理不一样

所以说对反激电源变压器的

计算的切入点是不同的

那么通过这三点的讲解

我们进入到第六讲第七讲

实际上是利用了我给大家准备的

一个反激电源变压器计算的工具

就是 Excel 的一个表格来实例的讲解

我们对固定频率的反激电源

变压器的设计还有就是

如果工作在频率变化的临界电流模型的

如果工作在频率变化的临界电流模型的

方式下 或者就叫做准谐振的控制模式下

怎么利用这个计算工具

来进行反激电源变压器的设计和计算

当我们准确掌握了这三种工作模式

以及利用这个反激电源变压器设计工具

进行反激变压器的设计计算的时候

其实我们大家非常关心的

还有就是怎么改善反激电源变压器的

这个绕制来进行对反激电源的

场效应管的尖峰毛刺的抑制

还有就是我们多路输出也好

那么原副边的耦合也好

就是说来提高它的耦合度

那么这一方面的我会在第八讲

进行比较细致的讲解

那么最后两讲呢

我会邀请 TI 的资深的电源工程师给大家介绍

TI 公司在反激电源产品里面的

一些非常优秀的应用方案

典型的这个应用实例

还有一些产品的介绍

现在我们开始讲第一讲

反激电源的类型和特点

那么 说起反激电源

大家看到这个图

实际上反激电源它的结构非常简单

它前面这一块是 EMI 的滤波器

那么进行交流电进行整流

这个大框里面实际上就是我们一个非常典型的

这种有代表性的一个反激电源的机构

这里头这个绿颜色部分的

是反激电源的变压器

那么我们讲到反激电源的变压器

其实大家一定要注意

这个反激电源变压器的本质是什么

本质实际上就是一个储能电感

我们完全可以把它当成一个电感

我们又叫它反激电源变压器

实际上它出了个电源储能以外

还有原副边的隔离和变压的这个功能

当我们 Q1 个场效应管被驱动导通的时候

实际上呢 由于他这个反激电源两个

原边绕组和副边绕组极性是相反方向

像图上这个显示一样

这样的话呢

这个 DS 导通了之后

导通了之后

实际上输入的电压呢

就被强制的加在这个绕组上

由于它这个极性相反

所以副边的绕组实际上是到了一个反向的电压

就是上面是负 底下是正的

那么这样导致了这个二极管被截至

所以说从这个意义上来讲

副边绕组这个过程中是相当于开路

也就是我们可以理解的

没有副边绕组就是没有绕这个线圈

在这一瞬间 只有一个原边线圈

所以它就是一个电感

在这个过程中它进行了储能

当 Q1 进行关闭了之后 实际上呢

由于电感原副边有些漏感的存在

他有一部分的续流电容 吸收电容

实际上起到了一个嵌位的作用

就是这个时候呢

我们副边的绕组正好是上面是正极

那么它电流是往外输出了

所以说是在这个时候我们可以

基本上可以理解成

原边的是空掉了没有

副边是一个电感往外输出

可以理解这个情况

那么也就是他工作的时候

不管是开通还是关闭

其实它只有一个电感在工作

由于反激电源是通过储能和

进行对输出的能量释放

来达到这个能量转换的这一个特点

所以说它跟其它的像正激

半桥全桥等等的电路不同

那么它具备有非常明显的特点

比如说它结构非常简单

它输入的电压范围非常的宽

因为他只要把能量储存起来

然后释放出去就可以了

所以说电压范围可以做得非常得宽

那么当然 它也可以

它也是实现隔离的输出的

由于这些优点

它被得到了广泛的应用

当然了这个原理呢

也就注定了它的工作的时候呢

它的功率一般都不会特别大

所以说像我们一般设计的情况下

大部分是在做个 200W 以下的电源

这个电路实际上是我给大家举一个例子

一个比较有代表性的反激电源电路

这里头分几大块

前面这一部分是等于

是输入的滤波 EMI 滤波

整流 整流之后的这个地方

就是我们反激电源的计算的核心这个环节

就是这个题一的地方

其它的辅助绕组还有这个控制 IC

输出有闭环的反馈环节

说到控制 IC 其实呢

按照反激电源工作的模型的不同

他有很多种类型

但是呢 不外乎

其实我们归结成两大类

第一大类的就是我们工作频率把它固定下来

比如说我们要 70 k 也好 100 k 也好

130 k 也好

频率固定

那么这种工作呢 是一种模式

另外一种模式

就是我们让它主要的是工作在不连续

或者是临界模式

那么这种模式频率是会发生变化

所以控制上也叫做准谐振的模式

或者是临界模式

这两种模式呢 其实我们从 IC 的工作原理

也能知道 像这个固定频率

比如说我们早期的 UC3842

和它这个系列的有很多不同的

就是 UCC 的一般是功耗比较低的

当然还有很多附加功能

系列非常多 TI 里面有非常完善的产品体系

那么会产生很多

用起来非常方便了一些应用

具体的我们可以去了解下 TI 的产品手册

这两种模式本质上最大的区别

我们从 IC 来看

其实固定的频率呢

我们一定会有一个定时器来确定它的

这个像 RT/CT 管脚来设定它的的工作频率

这个像 RT/CT 管脚来设定它的的工作频率

像这种准谐振的

或者 CRM 临界模式这种工作模式

它里头应该是没有固定的一个定时器

来做这个频率固定

但是呢 现在的 IC 为了规避小功率

或者是轻载输出的时候频率太高

一般会把它限制在 130k 的频率以内

超过这个频率时候

它会发生一些跳频等等

具体呢我们可以去参照 TI 的

各种各样的控制 IC 的应用资料

讲起反激电源的类型

其实这个图

我想会比较一目了然大家看起来

AC-DC 大类上来分

是有反激电源有正极的

有半桥全桥等等

当然还有一些其它拓扑结构

反激里面分成两大类

一类脚固定频率控制

我这边写的是 Fix Frequency

还有一种就是可变频率的控制

固定频率也就是说我们把开关频率给固定死了

固定死的时候

随着我们输入输出的电压的不一样

和负载的不一样呢

它会工作在连续电流模式上

或者是不连续模式上

有的电源是总是在 CCM 上

有的电源会总在 DCM 上

有的会是两种状态都有

具体的 要看它工作的时候的进入哪一个条件

那么后面我会给大家做一个分析

各位电源工程师大家好

我是邵革良

欢迎大家来参加我的

精通反激电源变压器的设计系列培训讲座

这个讲座让我们将由十个题目来讲解

第一个题目实际上是我会给大家

介绍一下反激电源的工作的类型以及

它的特点

那么说起反接电源

反激电源变压器是一个反激电源设计

里面最关键的一个环节的设计

那么我们如果熟练掌握了反激电源变压器的

设计方法

我们也就同步了掌握了反激电源的一次回路

原边回路的主电路的各个元器件的选型

那么也同步的掌握了我们反激电源输出

整流二极管和滤波电容等等

这些总电路参数的选型和优化

所以反激电源变压器的设计是

我们整个反激电源设计里面的

一个最核心的环节

那么从第二讲到第五讲

会分别 我们对反激电源工作的三种工作模式

会分别 我们对反激电源工作的三种工作模式

连续电流模式和不连续电流模型

和临界电流模型

那么进行从计算方法方面的细致的讲解

那么这三种模型由于他工作原理不一样

所以说对反激电源变压器的

计算的切入点是不同的

那么通过这三点的讲解

我们进入到第六讲第七讲

实际上是利用了我给大家准备的

一个反激电源变压器计算的工具

就是 Excel 的一个表格来实例的讲解

我们对固定频率的反激电源

变压器的设计还有就是

如果工作在频率变化的临界电流模型的

如果工作在频率变化的临界电流模型的

方式下 或者就叫做准谐振的控制模式下

怎么利用这个计算工具

来进行反激电源变压器的设计和计算

当我们准确掌握了这三种工作模式

以及利用这个反激电源变压器设计工具

进行反激变压器的设计计算的时候

其实我们大家非常关心的

还有就是怎么改善反激电源变压器的

这个绕制来进行对反激电源的

场效应管的尖峰毛刺的抑制

还有就是我们多路输出也好

那么原副边的耦合也好

就是说来提高它的耦合度

那么这一方面的我会在第八讲

进行比较细致的讲解

那么最后两讲呢

我会邀请 TI 的资深的电源工程师给大家介绍

TI 公司在反激电源产品里面的

一些非常优秀的应用方案

典型的这个应用实例

还有一些产品的介绍

现在我们开始讲第一讲

反激电源的类型和特点

那么 说起反激电源

大家看到这个图

实际上反激电源它的结构非常简单

它前面这一块是 EMI 的滤波器

那么进行交流电进行整流

这个大框里面实际上就是我们一个非常典型的

这种有代表性的一个反激电源的机构

这里头这个绿颜色部分的

是反激电源的变压器

那么我们讲到反激电源的变压器

其实大家一定要注意

这个反激电源变压器的本质是什么

本质实际上就是一个储能电感

我们完全可以把它当成一个电感

我们又叫它反激电源变压器

实际上它出了个电源储能以外

还有原副边的隔离和变压的这个功能

当我们 Q1 个场效应管被驱动导通的时候

实际上呢 由于他这个反激电源两个

原边绕组和副边绕组极性是相反方向

像图上这个显示一样

这样的话呢

这个 DS 导通了之后

导通了之后

实际上输入的电压呢

就被强制的加在这个绕组上

由于它这个极性相反

所以副边的绕组实际上是到了一个反向的电压

就是上面是负 底下是正的

那么这样导致了这个二极管被截至

所以说从这个意义上来讲

副边绕组这个过程中是相当于开路

也就是我们可以理解的

没有副边绕组就是没有绕这个线圈

在这一瞬间 只有一个原边线圈

所以它就是一个电感

在这个过程中它进行了储能

当 Q1 进行关闭了之后 实际上呢

由于电感原副边有些漏感的存在

他有一部分的续流电容 吸收电容

实际上起到了一个嵌位的作用

就是这个时候呢

我们副边的绕组正好是上面是正极

那么它电流是往外输出了

所以说是在这个时候我们可以

基本上可以理解成

原边的是空掉了没有

副边是一个电感往外输出

可以理解这个情况

那么也就是他工作的时候

不管是开通还是关闭

其实它只有一个电感在工作

由于反激电源是通过储能和

进行对输出的能量释放

来达到这个能量转换的这一个特点

所以说它跟其它的像正激

半桥全桥等等的电路不同

那么它具备有非常明显的特点

比如说它结构非常简单

它输入的电压范围非常的宽

因为他只要把能量储存起来

然后释放出去就可以了

所以说电压范围可以做得非常得宽

那么当然 它也可以

它也是实现隔离的输出的

由于这些优点

它被得到了广泛的应用

当然了这个原理呢

也就注定了它的工作的时候呢

它的功率一般都不会特别大

所以说像我们一般设计的情况下

大部分是在做个 200W 以下的电源

这个电路实际上是我给大家举一个例子

一个比较有代表性的反激电源电路

这里头分几大块

前面这一部分是等于

是输入的滤波 EMI 滤波

整流 整流之后的这个地方

就是我们反激电源的计算的核心这个环节

就是这个题一的地方

其它的辅助绕组还有这个控制 IC

输出有闭环的反馈环节

说到控制 IC 其实呢

按照反激电源工作的模型的不同

他有很多种类型

但是呢 不外乎

其实我们归结成两大类

第一大类的就是我们工作频率把它固定下来

比如说我们要 70 k 也好 100 k 也好

130 k 也好

频率固定

那么这种工作呢 是一种模式

另外一种模式

就是我们让它主要的是工作在不连续

或者是临界模式

那么这种模式频率是会发生变化

所以控制上也叫做准谐振的模式

或者是临界模式

这两种模式呢 其实我们从 IC 的工作原理

也能知道 像这个固定频率

比如说我们早期的 UC3842

和它这个系列的有很多不同的

就是 UCC 的一般是功耗比较低的

当然还有很多附加功能

系列非常多 TI 里面有非常完善的产品体系

那么会产生很多

用起来非常方便了一些应用

具体的我们可以去了解下 TI 的产品手册

这两种模式本质上最大的区别

我们从 IC 来看

其实固定的频率呢

我们一定会有一个定时器来确定它的

这个像 RT/CT 管脚来设定它的的工作频率

这个像 RT/CT 管脚来设定它的的工作频率

像这种准谐振的

或者 CRM 临界模式这种工作模式

它里头应该是没有固定的一个定时器

来做这个频率固定

但是呢 现在的 IC 为了规避小功率

或者是轻载输出的时候频率太高

一般会把它限制在 130k 的频率以内

超过这个频率时候

它会发生一些跳频等等

具体呢我们可以去参照 TI 的

各种各样的控制 IC 的应用资料

讲起反激电源的类型

其实这个图

我想会比较一目了然大家看起来

AC-DC 大类上来分

是有反激电源有正极的

有半桥全桥等等

当然还有一些其它拓扑结构

反激里面分成两大类

一类脚固定频率控制

我这边写的是 Fix Frequency

还有一种就是可变频率的控制

固定频率也就是说我们把开关频率给固定死了

固定死的时候

随着我们输入输出的电压的不一样

和负载的不一样呢

它会工作在连续电流模式上

或者是不连续模式上

有的电源是总是在 CCM 上

有的电源会总在 DCM 上

有的会是两种状态都有

具体的 要看它工作的时候的进入哪一个条件

那么后面我会给大家做一个分析