反激式开关电源工作过程

反激式开关电源的典型电路如下图所示。电路中所谓的单端是指高频变换器的磁芯仅工作在磁滞回线的一侧。所谓的反激，是指当开关管 VT1 导通时，高频变压器T初级绕组的感应电压为上正下负，整流二极管 VD1 处于截止状态，在初级绕组中储存能量。

当开关管 VT1 截止时，变压器T初级绕组中存储的能量，通过次级绕组及 VD1 整流和电容C滤波后向负载输出。

反激式开关电源是一种成本最低的电源电路，输出功率为 20 - 100 W，可以同时输出不同的电压，且有较好的电压调整率。唯一的缺点是输出的纹波电压较大，外特性差，适用于相对固定的负载。

反激式开关电源使用的开关管 VT1 承受的最大反向电压是电路工作电压值的两倍，工作频率在 20 - 200kHz 之间。

反击式开关电源的工作过程可以先简单的分为四步:

第1步 整流

当电源的输入端接收到交流的220伏市电后会通过整流桥。将交流220伏，整流为直流310伏。

第2步 逆变

开关电源中的核心器件是控制器，它控制功率开关管将310伏直流电，反复开关转换为高频交流电，其频率一般为几十k到上百k赫兹。高频交流电通过变压器后可以进行降压。 因为交流电的频率非常高，所以可以减小变压器的体积成本并提升转换效率，这也就是开关电源比传统的工频变压器的成本更低的原因。

第3步 二次整流

高频交流电通过变压器后，将幅值变低，需要再通过整流电路转化为直流电。转化后的直流电就是电源的直接输出。

第4步 反馈

反馈是反击式开关电源以及各种其他开关电源中最复杂和最有技术难度的地方，需要有经验的电源工程师反复调节才可以使电源的工作效率，响应速度等参数达到最优。反馈的作用就是当输出端的电压出现波动或受到一定干扰时，控制器可以及时的感知到，并作出适当的调节，目的是将输出电压，快速的稳定。理想的电源在面对扰动时应快速回到目标电压值，做到稳准快。

下面是一款反击式开关电源电路，100-240VAC输入,14V 10A DC输出的原理图,现对原理图中每个部分的原理说明如下.

一.GBP410整流桥之前的电路.

F1:保险管，电流过大时，保护电路。

RT1:NTC热敏电阻,负温度系数,防止开关时产生的冲击电流

MOV1:压敏电阻,抑制输入电路的过压

L1:共模电感,用于EMC中的共模干扰

CX1:X安规电容,用于滤除差模干扰

R1,R2,R3,R4:滤波电路的放电阻,电阻串联分压,让电阻两端的电压控制在耐压范围内.电阻并联,主要用于提高放电的电流,同时考虑电阻的功率.

LF2:二级共模电感,CX2:X安规电容,用于滤除差模干扰

二.GBP410整流桥之后的滤波电路

1.整流桥GBP410两个并联,为了扩流散热用.

2.C1,EC1,EC2,EC3为滤波电容

3.L3为滤波电感,电感上并的电阻R5为,电感泄流回路,用于开关机时电感泄放电流.

4.CY1,CY2为Y电容.(CY2在原理图的右下下)

三.WT6629开关电路部分

1.D1,D2,R6,R10,C4组成RCD吸收电路,D6为TVS管,防止过高的尖峰电压损坏电容C4,R6用于限制泄放电流,D1,D2并联,用于扩流散热.

2.Q1为开关管,C3,用于吸收漏感尖峰,RS1,RS2,RS3为电流采样电阻,用于过流保护用.R21,C8组成RC滤波电路.为什么要用RS1,RS2,RS3三个并联,得一个奇怪的采样的电阻呢?

3.R24,R23,R22,T4,组成开关管的G极驱动,T4为Q1关断时提供快速关断通路,R24为关断时限流电阻.R22为G极下拉电阻.

4.WT6629的4PIN用于设置频率 的,所以R25用于设置频率,公式为:f=1560/R25(KR),并且这个阻值有范围要求:24-31KR之间.

5.WT6629的5PIN用于温度检测的,规格书没有明确说明,但从表格中可以看出,0.8V为恢复电压,那么0.65V,意思就是低于0.65V就动作,5PIN到地串联的NTC电阻,温度升高,阻值降低,电阻两端的电压下降,是符合的.

6.原理图中的VCC,为次级线圈变压给WT6629供电,次级线圈经过D3半波整流,C6,EC4滤波,R7,R8为漏感泄放回路,D4,R15,EC5,C9再次RC滤波,D4为隔离二极管.7.R16与C5串联再与D3并联,是为了吸收反向高压，保护二极管，不然二极管容易被击穿损坏.

四. 整流输出电路

1.二极管U5,U4并联后与后面电容组成半波整流滤波,两个二极管并联是为了扩流散热,二极管上并的电容电阻是为了吸收反向电压尖,反向电压尖峰产生的原因是二极管的寄生电容和漏感震荡引起。

五.反馈回路

1.WT431不是用于稳压，而是用作一个电压门限开关,R28与R29分压后接到431的R脚,R脚与内部的Vref进行比较,R26为光耦的限流,R27,R26同时给WT431供电.1)如果R脚的电压高于2.5V时,比较器输出高,三极管导通,K,A两点短路,光耦PC817的1.2脚导通.2)如果R脚的电压低于2.5V时,比较器输出低,三极管断开,K,A两点开路,光耦PC817的1.2脚开路.开关电源是一种将交流电转换为直流电的电力供应装置，其工作原理是利用开关器件开关周期性地连接和断开输入电源，通过变换电路的拓扑结构和控制方式，实现对输出电压和电流的稳定调节。

反激式开关电源是其中一种常见的拓扑结构，其基本原理是实现通过开关器件和变压器的周期性开关，将输入电压变换为所需的输出电压。

2. 基本组成

反激式开关电源主要由开关管、输出电感、变压器、滤波器、稳压控制电路和反馈电路等部分组成。

2.1 开关管

开关管是反激式开关电源中最基本的元器件之一，其作用是周期性地开关连接和断开输入电源。常用的开关管有MOSFET、IGBT等，其选择应根据实际应用需求进行。

2.2 输出电感

输出电感是为了实现对输出电流的滤波和稳定而设置的，其主要作用是平滑输出电流脉动。输出电感通常由线圈和磁芯组成，常用的磁芯材料有铁氧体、高性能磁性材料等。

2.3 变压器

变压器是反激式开关电源的核心元件之一，其主要作用是实现输入和输出电压的变换，并提供电气隔离。变压器通常由铁芯和线圈组成，其中线圈分为主线圈和辅助线圈，用于传递能量和实现反馈控制。

2.4 滤波器

滤波器用于过滤开关产生的高频噪声和谐波，以确保输出电压的稳定性和纹波水平。常用的滤波器包括电容滤波器和电感滤波器，其结构和参数的选择应根据实际需求进行。

2.5 稳压控制电路

稳压控制电路是为了实现对输出电压的稳定调节而设计的，其主要部分包括反激电源控制芯片、反馈元件和误差放大器等。稳压控制电路根据反馈信号来控制开关管的开关时间和频率，以维持输出电压的稳定。

2.6 反馈电路

反馈电路用于采集和处理输出电压的反馈信号，并将其与参考电压进行比较，以实现对输出电压的调节。反馈电路通常由反馈电阻、参考电压源和误差放大器等组成。

3. 工作原理

反激式开关电源的工作原理可以分为两个周期：导通周期和关断周期。

3.1 导通周期

在导通周期中，开关管处于导通状态，输入电源的能量通过变压器传递到负载上。当开关管导通时，电感储存着输入电流的能量，并将其传递到输出端，此时输出电压上升。反激电源控制芯片通过比较输出电压和参考电压的差异来产生控制信号，进而控制开关管的导通时间和频率。

3.2 关断周期

在关断周期中，开关管处于关断状态，输入电源的能量不再传递到负载上。此时，电感中的储能补偿电容放电，输出电压开始下降。同时，储能电感中的电能也通过辅助线圈反馈给控制芯片，用于控制开关管的导通时间和频率。

通过不断地在导通周期和关断周期之间切换，反激式开关电源实现了将输入电压转换为所需的稳定输出电压。

4. 设计要点

设计反激式开关电源时，需要注意以下几个关键要点：

4.1 稳压控制

稳压控制是提高反激式开关电源性能的关键之一。稳压控制电路应具备快速响应、高精度和稳定性强等特点。常见的稳压控制方式包括固定频率PWM控制和变频脉宽调制控制。

4.2 输出电感和滤波器设计

输出电感和滤波器的设计直接影响反激式开关电源的输出性能。输出电感应具备足够的电感值以减小输出电流脉动，而滤波器则应具备合适的参数以降低纹波水平。

4.3 变压器设计

变压器设计是反激式开关电源设计中的关键环节，它关系到输出电压和电流的变换效率和稳定性。变压器的设计应根据具体需求确定主线圈和辅助线圈的匝数比、线径和磁芯参数等，并进行合理的严格计算。

4.4 开关管选择和驱动设计

开关管的选择应考虑其导通电阻、损耗和开关能力等因素，以满足输出电流和频率的要求。开关管的驱动电路应具备合理的波形和功率，以确保开关管的稳定工作。

4.5 反馈电路设计

反馈电路的设计关系到稳压控制的准确性和稳定性，通常采用电阻分压或电流取样等方式进行，应具备高精度和抗干扰能力。

5. 总结

反激式开关电源是一种常用的开关电源设计方案，具有高效率、小尺寸和高可靠性等优点。通过合理的设计和优化，可以实现对输入电压的变换和对输出电压的稳定调节。设计反激式开关电源时应注意稳压控制、输出电感和滤波器设计、变压器设计、开关管选择和驱动设计以及反馈电路设计等关键要点，以确保开关电源的性能和稳定性。