反激式（Flyback）變壓器又稱單端反激式或“Buck-Boost”轉換器。因其輸出端在原邊繞組斷開電源時獲得能量故而得名。反激式變換器以其電路結構簡單，成本低廉而深受廣大開發工程師的喜愛。反激式變壓器适合小功率電源以及各種電源适配器。但是反激式變換器的設計難點是變壓器的設計，因為輸入電壓範圍寬，特别是在低輸入電壓，滿負載條件下變壓器會工作在連續電流模式，而在高輸入電壓，輕負載條件下變壓器又會工作在不連續電流模式。基本原理

當開關晶體管Tr ton時，變壓器初級Np有電流 Ip，并将能量儲存于其中（E = LpIp / 2）。由于Np與Ns極性相反，此時二極管D反向偏壓而截止，無能量傳送到負載。當開關Tr off 時，由楞次定律： （e = -N△Φ/△T）可知，變壓器原邊繞組将産生一反向電勢，此時二極管D正向導通，負載有電流IL流通。反激式轉換器之穩态波形

導通時間 ton的大小将決定Ip、Vce的幅值：

Vce max = VIN / 1-Dmax

VIN： 輸入直流電壓 ; Dmax ： 最大工作周期

Dmax = ton / T

由此可知，想要得到低的集電極電壓，必須保持低的Dmax，也就是Dmax《0.5，在實際應用中通常取Dmax = 0.4，以限制Vcemax ≦ 2.2VIN.

式中：D為占空比，Ton為開關管導通的時間，Toff為開關管關斷的時間，T為開關電源的工作周期。對于一個脈沖波形也可以用占空比來表示。

在反激式開關電源中，開關管導通的時候，變壓器次級線圈是沒有功率輸出的，D1、D2有下面關系：

開關變壓器初次級線圈的輸出波形

圖是輸出電壓為交流的開關電源工作原理圖。為了便于分析，我們假說變壓器初次級線圈的變壓比為1:1（即N1=N2，L1=L2），當開關K又導通轉斷開時，變壓器初級、次級線圈産生感應電動勢為：

（3）式中：iu為變壓器初級線圈的勵磁電流，由此可知，變壓器初、次級線圈産生的反電動勢主要是由勵磁電流産生的。我們從（2）可以看出，當變壓器初、次級線圈的負載電阻R很大或者開路的情況下，變壓器初、次級線圈産生的感應電動勢峰值是非常高的，如果這個電壓直接加到電源開關管兩端，電源開關管一定會被擊穿。為了便于分析，我們引進一個半波平均值的概念，我們把Upa、Upa-分别定義為變壓器初、次級線圈感應電動勢正、負半周的半波平均值。半波平均值就是把反電動勢等效成一個幅度等于Upa或Upa-的方波，如圖中的Upa-所示。

反激式變壓器初次級線圈的輸出波形

圖為反激式開關電源的工作原理圖，圖為反激式開關電源變壓器初、次級線圈的波形（N1=N2時）。圖中的Ui、uL1、uL2、Up、Upa、Upa-、Ua、Ua-等前面都已經介紹過，圖中隻多了一個整流濾波輸出電壓Uo。所謂反激式開關電源，就是電源開關管導通時，開關電源無功率輸出，僅在電源開關管截止時才有功率輸出。在反激式開關電源中，由于整流二極管以及儲能濾波電容的作用，它會把變壓器初、次級線圈産生的反電動勢進行平均，使峰值脈沖電壓Up（Up-）被平均成半波平均值Upa（Upa-），這相當于限幅的作用，因為充滿電的電容相當于一個電壓等于Uo的電池。這種限幅作用是假說開關電源變壓器初、次級線圈沒有漏感的情況下才能成立。

1.圖中uL1為變壓器初級線圈N1産生的反電動勢，藍、紅色箭頭分别表示開關接通和關斷時，感應電動勢的方向。

2.圖4b藍色為開關接通時變壓器初級線圈N1産生的感應電動勢波形；紅色為開關關斷時N1産生的感應電動勢波形。

在圖中，由于變壓器存儲的能量和釋放的能量相等，所以藍色波形的面積等于紅色波形的面積。

即：

Upa-&TImes;Ton=Upa&TImes;Toff

或

Ui&TImes;Ton=Upa&TImes;Toff

把占空比：待入上式就可以求得：

Upa=（Ui＋Upa）×D………（4）

該式就是我們用來選擇和計算占空比D的關系式。

由圖中可以看出，（4）式括弧中的值（Ui＋Upa）正好就是電源開關管兩端的電壓，電源開關管的耐壓有限，因此，開關電源的最大占空比要受到電源開關管的最高耐壓BVm值的限制。

在實際應用中，由于變壓器初級線圈的漏感是不能忽視的，因為，這個漏感産生的反電動勢不能通過次級整流濾波電路對其進行限幅。從（2）式可知，這個反電動勢的峰值非常大。因此，在變壓器初級線圈回路中還要另設一個限幅電路。

圖中L0為變壓器初級線圈的漏感（一般為5~10%，與初次級線圈的繞法有關），L0産生的反電動勢會疊加在初級線圈L1産生的半波平均值電壓上。通過D1、C1、R1的作用可以對L0産生的反電動勢進行限幅，其半波平均值的大小，可以通過調整R1和C1的大小來改變，使之不要超過L1産生的半波平均值的5%。

如果把漏感L0産生的反電動勢也一起進行考慮，當輸入電壓為最大值時，上面（4）式應該改寫為：

Upm=（Uim＋Upm）Dmax……………（5）

（5）式中，Upm為變壓器初級線圈産生感應電動勢的最大峰值，當采用限幅電路之後，Upm的值就等于初級線圈L1和L0分别産生反電動勢的半波平均值之和。此值與漏感大小有關，Upm大約比無漏感時的Upa大5~8%。如果把上式括弧（Uim＋Upm）中的值換成BVm，則（5）式又可以改寫為：

Upm=BVm×Dmax…………（6）

（6）式中，BVm=（Uim＋Upm），為電源開關管的最高耐壓，Dmax為：當輸入電壓為最大值（Uim），且改變占空比使電源開關管兩端電壓達到最高耐壓值時，此時占空比所能達到的最大值，即極限值。

值得指出的是：占空比是随着輸入電壓變化而變化的，當輸入電壓為最大值時，此時動态變化的D應該為最小值Dmin，但（6）式中的極限值Dmax則另有意義，它表示：當輸入電壓為最大值，且此時的占空比D也達到極限值Dmax時，電源開關管将會過壓被擊穿。因此，實際工作中的最小占空比Dmin應該比（6）式中的Dmax小好多，一般取Dmin=0.7Dmax較為合适。由此我們可以得出結論：

在設計反激式開關電源時，可根據（5）式和（6）式來計算占空比Dmax的最大值。

設計一個反激式開關電源，輸入電壓最大值為AC260V，假設，電源開關管的最大耐壓為650V，求開關電源的最小占空比Dmin。

第一步，求極限占空比Dmax：

Upm=BVm×Dmax——（6）

已知：

Uim=260×1.414=368（V）；

BVm=650V；

Upm=650－368=284（V）

把上面結果代入（6）式：Upm=BVm×Dmax得：

284=650×Dmax，即：Dmax=0.437

第二步，求最小占空比Dmin：

在實際應用中，為了安全，最小占空比Dmin最少要比極限占空比Dmax多留30%的餘量，由此可求得：

Dmin=Dmax×0.7=0.437×0.7=0.306……（7）

Ip ： 變壓器原邊峰值電流 （A）

f ： 轉換頻率 （KHZ）

更多精彩资讯请关注tft每日頭條，我们将持续为您更新最新资讯!