1.1 反激电源的类型与特点 (1)

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