反激与FlyBuck拓扑

大家好 我是IT的系统工程师 赵应洋 今天给大家介绍的是关于隔离拓扑的一些基本知识 我们今天介绍三个内容 第一个是隔离拓扑应用的必要性 第二个是各种各样的隔离拓扑 第三是我们会简单地对每一种具体的隔离拓扑做详细的介绍 那么这里大家看到是一个典型的电路图 左边是常用的输入电源 我们最常见的是一个AC电源 右边是一个负载 也就是比如说我们各种家用电器以及各种直流负载 实际上 因为输入电压是比较高的 然后输出是用户最有可能接收到这个负载的 所以说 如果输入输出端没有断开的话 对输出端的使用者安全性有一个很大的威胁 所以在我们的安规里面 规定在输入和输出端 必须做一个定向的隔离 作为一个定向的隔离 我们的方式有多种 最常见是磁性的一个方式 实际上 除了磁性的隔离方式外 还有电容性的隔离方式 以及光的隔离方式 这是一个典型的隔离的原理图 从图里面我们可以看到我们刚才提到的 三种的隔离方式实际上都有采用到 第一种最常见的是我们的变压器 采用一种磁隔离的方式 那么第二种是一个横跨在原边和副边的之间的电容 采用一种电容性的隔离方式 第三是作为一种反馈应用的光 我们从副边发送过来的一个电流传信号 通过光传到原边 由原边来做控制速度开关的一个参考信号 那么原理图里面这根黑色的虚线就是 隔离原边和副边之间的这条 我们通常都会称它为 一个隔离 对于各种常见的隔离拓扑 我们都是按照一个简单的经验 我们根据不同的应用功率 来采用合适的隔离拓扑 比如小于100W场合 就是我们常用的各种适配器的场合 我们推荐用反激变换器的拓扑 对于小于10W的负载电源的功耗 我们用一个FlyBuck拓扑 如果功率更大一些 比如100W~250W之间 这时候用一个正激拓扑比较合适 如果功率更大 在250W~500W 这个时候半桥是一个选择 如果功率再往上走 比如400W以上 到1000W以下 这个时候全桥是一个比较好的选择 这个图是我们常见的一个拓扑 就是FlyBack FlyBack就是我们常用的各种电源 手机的适配器 最常见的一种模式 最大的特点是它很简单 我们从电源图中可以看到 它基本上有三个主要的元器件 我们的主开关管Q1 电器 还有整流二极管D1 那么这个时候 可以看到整个系统非常简单 它主要的功率源就是主管开通的时候 它能够把输入端的能量储存在变压器里面 然后当主管关断的时候 能量通过副边的D1传到副边去 反激变换器的一个重要的工作特点 Q1开通是对应于我们最上面这个 会有一个系统电压 这时候Q1是导通的 就会有一个电流流过 这个时候对于副边来说因为D1负向打压 所以D1这时候 我们认为它是一个阻断的 看到一个回路是从输入端 经过原边的绕组 经过我们的Q1 进行电流的一个回路 我们看到右边的图 阴影的部分 如果这个时候如果进入off键就是Q1关断之后 这个时候 我们第一因为 迫使它D1导通 进入了off的阶段 从右边的图可以看到 在off的阶段的时候 这个副边 它实际上就是第一 然后呢 我们的副边会有一个电压 直接输出到我们的输出电容上 我们的输出就有一个能量的输出 我们要介绍的一个隔离电阻拓扑 是一个Fly-Buck Fly-Buck跟前面的FlyBack有些类似 但它最主要是用于 最常见的 屏幕的buck电路 我们看到下面的这个图里面 它是Fly-Buck的简单的电路示意图 如果我们忽略掉上面这块 就是D1跟Ns这块的一个辅助的输出绕组的回路来说 其实我们在下面这块 就是在有Ci Q1 Q2 Np还有是Co1 其实这电路是一个非常典型的同步整流的一个 Buck电路 我们可以看到同步整流的Buck电路 在Q1开通的时候 这个时候 下面是Buck一个典型的充电模式 对于副边 我们的Ns Np是处于一个新的状态 这时候D1是处于截止状态 所以我们的Buck电路处于正向充电的过程 这个状态刚好对应于我们右边这个波形 Vg1处于On的状态 那如果Q1关断了之后 Q1不再打开 我们因为是同步整流电路 Q2就会做一个互补的开关 这个时候就有了 因为Q2处于导通状态的时候 我们在Np上输出电感的原边绕组上 基本上会产生一个非常小的电压 这个时候 我们相应的 产生一个正向的电压 迫使我们的D1导通 这个时候副边的辅助绕组上 Ns是上就会产生一个Ns经过我们的D1输出 形成一个整个电流回路 我们可以看到 在D1上有一个 电流流动的 同样如果流动在Ns上的电流 因为极性相反 会折射到我们的Np上 就产生一个负向的电流 所以说 我们可以看到 原边Np上的电流是Q2的续流电流 加上D1的正向电流 折射到我们的Np上的电流