什么是反激式轉換器？

反激式轉換器（Flyback Converter）是一種特殊的開關電源拓撲結構，用于將直流輸入電壓轉換為所需的輸出電壓。它廣泛應用于交流直流（AC/DC）和直流直流（DC/DC）轉換，并在輸入級和輸出級之間提供絕緣隔離。反激式轉換器的基本結構包括輸入電源、變壓器、開關器件（如MOSFET或BJT）、整流二極管和輸出濾波電容。

反激式轉換器的工作原理包括儲能過程和釋能過程。在儲能過程中，開關器件導通，電流從輸入電源流經變壓器的初級繞組，能量被儲存在變壓器的磁場中。在釋能過程中，當開關器件截止時，變壓器中的磁場崩潰，通過互感作用將能量傳遞給次級繞組。這個過程中產生的電壓經過整流二極管后充電到輸出濾波電容，以供應負載。通過控制開關器件的導通時間和截止時間，可以調節輸出電壓。

反激式轉換器具有一些優點，如簡單緊湊、高效率、多電平輸出和良好的隔離性。然而，它也存在一些缺點，如輸出電壓在負載變化時可能存在波動、可能產生電磁干擾、會產生間歇性的輸入電流脈沖，并且設計復雜度較高。

總的來說，反激式轉換器是一種將直流輸入電壓轉換為所需輸出電壓的開關電源拓撲結構，具有廣泛的應用范圍。

反激式轉換器的工作原理

1、開關導通時反激式轉換器的工作原理

開關打開時的反激式轉換器

開關對于反激式轉換器的工作方式確實起著重要作用。當開關導通時，電流將從 Vin 流向初級地。這將為初級繞組充電并存儲能量。在此期間，由于二極管反向偏置，次級繞組沒有電流流動。此時的負載需求由輸出電容（Cout）供給。

開關導通時的反激式轉換器電流

2、開關關閉時反激式轉換器的工作原理

開關關閉時的反激式轉換器

當初級開關關斷時，初級繞組將抵抗電流的突然變化并反轉繞組的極性。這將導致輸出二極管的正向偏置。初級中存儲的能量將通過二極管傳輸至次級并傳輸至負載。在此期間，輸出電容器將補充電荷。

開關關閉時的反激式轉換器電流

反激式轉換器的電路分析

如果我們看到如下圖所示的基本單輸出反激式設計，我們將確定構建該設計所需的基本主要組件。基本的反激式轉換器需要一個開關，可以是 FET 或晶體管、變壓器、輸出二極管、電容器。最主要的是變壓器，變壓器至少由兩個電感器組成，稱為次級線圈和初級線圈，纏繞在線圈架中，中間有磁芯。磁芯決定磁通密度，磁通密度是將電能從一個繞組傳輸到另一個繞組的重要參數。另一個最重要的事情是 變壓器的相位 ，即初級和次級繞組中顯示的點。

此外，正如我們所看到的，PWM 信號連接在晶體管開關上。這是由于開關關閉和打開時間的頻率造成的。在反激式調節器中，有兩種電路操作，一種是變壓器初級繞組充電時的 接通階段 ，另一種是當電能從初級轉移到次級時的 關閉或變壓器的轉移階段 ，終于到了負載。

如果我們假設開關已關閉很長時間，則電路中的電流為0并且不存在電壓。在這種情況下， 如果開關打開，則電流將增加，并且電感器將產生電壓降，該電壓降是點負的，因為初級點端上的電壓更負。在這種情況下，由于磁芯中產生的磁通，能量流向次級。在次級線圈上，會產生相同極性的電壓，但該電壓與次級線圈與初級線圈匝數比成正比。由于點負電壓，二極管關閉，次級不會有電流流動。如果電容器在前一個開關關閉-開啟周期中充電，則輸出電容器將僅向負載提供輸出電流。

在下一階段， 當開關關閉時 ，流過初級的電流會減少，從而使次級點端變得更加積極。與之前的開關導通階段相同，初級電壓極性也會在次級上產生相同的極性，而次級電壓與初級和次級繞組比成正比。由于點正極，二極管導通，變壓器的次級電感向輸出電容器和負載提供電流。電容器在導通周期中失去電荷，現在再次重新充滿，并且能夠在開關導通期間向負載提供充電電流。

在整個開關打開和關閉周期中，輸入電源與輸出電源之間不存在電氣連接。因此，變壓器隔離輸入和輸出。根據開關時間的不同，有兩種操作模式。反激式轉換器可以工作在連續模式或斷續模式。在連續模式下，在初級充電之前，電流變為零，重復循環。另一方面，在斷續模式下，下一個周期僅在初級電感器電流變為零時開始。