变压器的设计方法 - 反激式(RCD)开关电源原理及设计

从图上可以看出Vds是由VIN和VF组成，VIN大家可以理解是输入电压，那VF呢？

　　这里我们引出一个反激的重要参数：反射电压即VF，指次级输出电压按照初次级的砸比反射到初级的电压。可以用公式表示为VF=VOUT/（NS/NP），（因分析的是理想情况，这里我们忽略了整流管的管压降，实际是要考虑进去的）

　　式中VF为反射电压；

　　VOUT为输出电压；

　　NS为次级匝数；

　　NP为初级匝数。

　　比如，一个反激变换器的匝比为NP:NS=6：1，输出电压为12V，那么可以求出反射电压VF=12/（1/6）=72V。

　　上边是一个连续模式（CCM模式）的理想工作波形。

　　下面咱在看一个非连续模式（DCM模式）的理想工作波形

　　从图上可以看出DCM的Vds也是由VIN和VF组成，只不过有一段时间VF为0，这段时候是初级电流降为0，次级电流也降为0。

　　那么到底反激变化器怎么区分是工作在连续模式（CCM）还是非连续模式（DCM）？

　　是看初级电感电流是否降到0为分界点吗，NO，反激变换器的CCM和DCM分界点不是按照初级电感电流是否到0来分界的，而是根据初次级的电流是否到0来分界的。

　　如图所示

　　从图上可以看出只要初级电流和次级电流不同时为零，就是连续模式（CCM）；

　　只要初级电流和次级电流同时为零，便是不连续模式（DCM）;

　　介于这俩之间的是过度模式，也叫临界模式（CRM）。

　　以上说的都是理想情况，但实际应用中变压器是存在漏感的（漏感的能量是不会耦合到次级的），MOS管也不是理想的开关，还有PCB板的布局及走线带来的杂散电感，使得MOS的Vds波形往往大于VIN+VF。类似于下图

　　这个图是一个48V入的反激电源。

　　从图上看到MOS的Vds有个很大的尖峰，我用的200V的MOS，尖峰到了196了。这是尖峰是由于漏感造成的，上边说到漏感的能量不能耦合到次级，那么MOS关断的时候，漏感电流也不能突变，所以会产生个很高的感应电动势，因无法耦合到次级，会产生个很高的电压尖峰，可能会超过MOS的耐压值而损坏MOS管，所以我们实际使用时会在初级加一个RCD吸收电路，把尖峰尽可能的吸到最低值，来确保MOS管工作在安全电压。具体RCD吸收电路图如下

　　简单分析下工作原理

　　1.当开关S开通时，二极管D反骗而截至。电感储存能量。

　　2当开关S关断时，电感电压反向，把漏感能量储存在C中，然后通过R释放掉。细心的朋友可能会发现，当开关关断的时候，这个RCD电路和次级的电路是一模一样的，D整流，C滤波。R相当于负载。只不过输出电压不是VO，而变成了次级反射到初级的电压VF。所以，注意了，R的值不能取得太小，太小了损耗严重，影响效率。而且电阻的功率会变的很大！

　　下边来个加了RCD吸收的波形

　　关于RCD吸收的选取网上有很多文章，在以后我会介绍下！大家也可以看我的博客（只要在百度里搜老梁头的博客，就会出来。里边有一篇介绍RCD的）

　　原理先讲到这里吧，下边我讲下变压器的设计！