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探秘反激式开关电源:基于拓扑结构的详细剖析

出处:网络整理 发布于:2025-07-15 15:36:04 | 204 次阅读

  反激式开关电源作为一种在电子领域广泛应用的电源类型,具有独特的特点和多样的拓扑结构。它是一种使用高频变压器来隔离输入和输出回路的开关电源,其电路结构简单,无需输出和高压续流,故而在高电压、小功率的场合中得到了广泛应用。
  反激式开关电源变压器的结构特点十分关键。其初级和次级绕组反相绕制,相位相反,这一设计确保了在开关管关断时,磁场能量能够通过次级绕组释放。变压器在其中起到了隔离和储存能量的重要作用。
  从拓扑结构上划分,反激式开关电源主要分为两种类型。  第一种是单端反激式变压器开关电源。从原理图可知,该类开关电源中,反激式变压器 T1 由一个场效应开关管 Q 驱动。+VCC 是由交流输入回流整流滤波后形成的 + 300V 直流电压,为开关电源供电。C3、R1、D3 组成的 RCD 尖峰吸收回路,可有效吸收漏感和尖峰杂波,从而保护场效应开关管。R 为假负载,D1 为输出整流管,C1、C2、L 构成 LC 低通滤波器,用于平滑稳定输出电压。其工作原理为:当开关管导通时,+300V 直流流经 L1 绕组,形成脉动直流电,并将能量储存在 L1 中;当场效应开关管 Q 截止时,L1 向 L2 释放能量,经过 D1 整流以及 C1、L、C2 组成的低通滤波器滤波后,形成稳定的直流电供负载使用。

  第二种是双管反激式变压器开关电源。由图可见,该类开关电源变压器 T1 由双 Q1、Q2 控制。D2、D3 为漏感吸收二极管,当 Q1、Q2 截止时,若次级 NS 未能完全吸收漏感能量,D2 或 D3 会导通,将能量返回输入回路,防止开关管损坏。D1 为整流管,Lo、C1、C2 组成低通滤波器,RL 为假负载。+VCC 为交流输入整流滤波形成的 + 300V 直流电压。双管反激式变压器开关电源通过双场效应管同步导通和截止,实现能量的转换和电压的稳定输出。具体工作原理是:当 Q1、Q2 同步导通时,+VCC 的脉动直流电通过反激变压器,将能量储存在变压器 Np 中;当 Q1、Q2 截止时,反激变压器初级线圈 Np 向次级 Ns 释放能量,经过 D1 整流以及 Lo、C1、C2 组成的低通滤波器滤波后,形成稳定的直流电 V 供负载使用。

  此外,反激式开关电源根据次级整流元件的不同,还可分为异步整流反激式变压器开关电源和同步整流反激式变压器开关电源。异步整流反激式变压器开关电源的次级整流元件为二极管,前面提到的两种电路即属于此类。而同步整流反激式变压器开关电源的次级整流元件是场效应 MOS 管,采用同步整流可提高效率,但电路更为复杂,MOS 管需要专门的驱动电路。其工作原理是:刚开机时,反激式变压器次级输出感应交流电,经 D 整流后,通过 R1 为驱动芯片 U1 提供启动电压,芯片 U1 工作并输出驱动信号,驱动场效应整流管 Q 导通,Q 导通后 D 截止,电流都从 Q 经过,从而形成同步整流。
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