簡(jiǎn)介

反激式電源變換器是目前最常見的變換器拓?fù)渲弧?其優(yōu)勢(shì)在于簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)和極具競(jìng)爭(zhēng)力的尺寸/成本/效率比，尤其是在中等功率范圍（2W 至 100W）應(yīng)用中。

與任意變換器拓?fù)湟粯?，反激式變換器由電源路徑和控制路徑組成。電源路徑負(fù)責(zé)將電源從一種類型變換為另一種類型；與其他開關(guān)電源變換器相同，其組成元件包括：兩個(gè)開關(guān)（一個(gè) MOSFET 和一個(gè)二極管）、一個(gè)電容器和一個(gè)電感器。與其他變換器拓?fù)洳煌氖牵醇な阶儞Q器的電感實(shí)際上是一對(duì)耦合電感。除了為變換過(guò)程存儲(chǔ)電力之外，這些電感還實(shí)現(xiàn)變換器原邊與副邊之間的隔離（見圖 1）。

本文將以變換器控制路徑為重點(diǎn)進(jìn)行介紹，但也會(huì)包含電源路徑操作的簡(jiǎn)要描述。反激式變換器有兩個(gè)操作階段， tON和tOFF，它們以 MOSFET 的開關(guān)狀態(tài)命名并通過(guò)MOSFET控制。

在tON期間，MOSFET 導(dǎo)通，電流從輸入流過(guò)原邊電感，對(duì)耦合電感線性充電并在其周圍產(chǎn)生磁場(chǎng)（見圖 2.b）。在副邊電感中，整流二極管反向偏置，這意味著變壓器與輸出斷開（見圖 2.a）。

存儲(chǔ)在輸出電容器中的電荷負(fù)責(zé)保持負(fù)載上穩(wěn)定的電壓（見圖 3）。

在tOFF期間, MOSFET斷開，耦合電感開始通過(guò)二極管去磁，二極管也同時(shí)直接極化。然后，來(lái)自電感器的電流為輸出電容器充電并為負(fù)載供電。

盡管電源路徑掌管了整個(gè)變換過(guò)程，但變換器設(shè)計(jì)中還有一個(gè)要素也需要考慮，即控制回路。由于系統(tǒng)中存在電源波動(dòng)或負(fù)載變化等擾動(dòng)，因此控制路徑對(duì)確保系統(tǒng)不受擾動(dòng)影響而穩(wěn)定的運(yùn)行十分必要。

與大多數(shù)開關(guān)變換器一樣，反激式變換器的輸出電壓通過(guò) MOSFET 占空比來(lái)控制。通過(guò)觀察等式 (1) 中的反激控制器傳遞函數(shù)，我們可以輕松理解這一點(diǎn)：

等式 (1) 表明，隨著 D（占空比）值的增加，變換器增益也會(huì)增加，從而增大輸出電壓。因此，控制器會(huì)修改它發(fā)送到 MOSFET 柵極的信號(hào)，以補(bǔ)償它在變換器輸出中檢測(cè)到的任何變化。

變換器必須首先檢測(cè)輸出電壓的這些變化，正確處理該電壓，然后相應(yīng)地調(diào)節(jié)晶體管的柵極電壓。為了實(shí)現(xiàn)更精確的控制，許多控制路徑都包含一個(gè)電流控制環(huán)路，它通過(guò)檢測(cè)流經(jīng)原邊電感器的電流來(lái)幫助改善調(diào)節(jié)和功率因數(shù)。這就是最常用的反激式變換器控制技術(shù)：峰值電流控制模式（見圖 4）。

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