疏通理解典型的反激式电源工作原理
2021-02-01

反激式电源工作原理是怎么回事

要说反激式拓扑电源,由于其价格低廉,结构简单,在输出功率150W范围内应用极为广泛,这里有一个重要的磁性元器件,就是我们通常说的“变压器”,乍一看,的确是变压器的样子,有电气隔离,还可以完成变压(在开关电源中一般为降压,得到一组或多组低压直流输出),但是大家从它的工作方式看一下,就可以立刻明白这里的变压器其实质是一个储能电感,承担扮演整个输出功率的储能罐角色。


变压器,一般扮演电气隔离和能量传输变换,不承担存储能量的任务,唯一的存储能量就是我们力求不断要减少的励磁能量而已


如下是一个典型的反激式电源原理图



反激式电源,是先把能量存储在电感磁芯中,然后再释放,一个周期完成能量的存储和释放(释放后,供负载消耗)。


打个比方,反激式电源的工作原理就如同让人喝水一般,假如你家里来了客人或朋友,首先你得给人家一杯水吧,当然你不能让人家拿着水壶喝吧,所以首先你要把水壶里的水(电源输入能量来源)倒进水杯(反激储能电感或“变压器”)里,然后客人(负载)再喝水。



我们的开关管(比如MOSFET)是最终的能量变换执行者,其它控制犹如人的大脑,所以我们把开关管比做“主人”。



所以我们把系统中的执行机构做一个类比,如下


从上面可知,反激式电源能量传输和释放不是一个同步过程,必须是在开关管(比如MOSFET)开通时先存储能量到电感(习惯叫做“变压器”),然后在开关管关断后再释放能量到负载。


那么反激式电源如何完成这一过程的呢?答案就是反激式变压器(实质还是电感,几个绕组交换能量,其实就是耦合电感的作用)的同名端异名端的排布。同名端和异名端是针对线圈两个及以上端子去定义的,实质是磁场的相互加强或削弱,但在电感线圈或变压器线圈方面,我们经常用作极性判断互为同名端的两个线圈的极性总是保持相同;互为异名端的两个端极性总是保持相反,记住这个就够了。


如下是反激式电源能量存储和释放过程的描述


开关管开通,电感存储能量,开关管关断电感释放能量,存储和释放不同步,这就是反激式电源的特点,由于电感存储和释放能够自动往复循环,电路并不需要特殊的去磁电路,吸收电路只是为吸收漏感能量而设置;真正意义上的变压器就需要合理的去磁电路了,因为变压器不以存储能量为目的,它只是传输能量,并且能量的输入和利用是同步进行的,励磁电感的能量必须要得到释放或者复位,这样才能保证变压器不会进入饱和,大家可以看一下正激电源的变压器去磁原理,所以应用中必须明确电感和变压器的不同。


还有大家明确一点,反激式电源的基础拓扑是非隔离的Buck-Boost,它们的能量存储和释放方式是相同的,基础拓扑是构成其它拓扑的基础。

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