今天給大家分享的是：反激式轉換器，關于反激式轉換器工作原理、實際設計案例，反激式轉換器應用。

一、反激式轉換器設計組件

反激式轉換器的制作方法 ，下面為反激式轉換器常用的組件：

• 反激式變壓器

• 開關

• 整流器

• 濾波器

• 驅動開關

• 控制裝置

反激式轉換器是一種組件相對較少的開關轉換器，相對容易制造和設計。

反激式轉換器是一種隔離開關轉換器，可以是降壓或者升壓配置。大多數手機、平板電腦和筆記本電腦都會用到反激式轉換器。

反激式轉換器原理圖

1、反激式變壓器

變壓器可以將能量從初級傳輸到次級。另一方面，反激式變壓器會將能量儲存在初級磁場上，并在一定時間后將能量傳遞到次級磁場。

變壓器至少由2個電感組成，稱為次級線圈和初級線圈，纏繞在線圈架中，中間有一個鐵芯。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。壓器定相，初級和次級繞組中顯示的點。

2、開關

開關的作用是導通和關閉初級電路，使變壓器充磁和消磁。該開關由來自所選控制器PMW信號控制。

3、整流器和濾波器

整流器將次級繞組上的電壓整流成脈動直流電。整流器或者二極管的另一個作用是從次級繞組切斷和連接負載。整流后的電壓隨后被電容濾除以增加直流電平，并可供預期應用使用。

在上面電路圖中沒有緩沖電路，但其實大部分時候，反激式轉換器需要一個緩沖器來對抗開關或二極管上的電壓尖峰。

二、反激式轉換器原理

1、開關導通時反激式轉換器的工作原理

1）反激式轉換器原理圖-開關導通時

當開關打開時，電流將從Uin流向初級地為初級繞組充電并且儲存能量。這個時候，二極管反向偏置，次級繞組沒有電流流動。負載需求由輸出電容（Cout）提供。

反激式轉換原理圖（開關導通）

2）反激式轉換器電流變化-開關導通時

反激式轉換器電流變化（開關導通）

3）反激式轉換器工作原理-開關導通時

反激式轉換器原理圖（開關導通）

當開關打開時，初級將充電并且有電流流動。根據KVL，

Vin – VL – Vs = 0

假設理想狀態，開關壓降（Us）為0，

Vin – VL = 0

VL=輸入電壓

VL = Lp di / dt

di = ( VL / Lp ) X dt

VL = Vin，所以

di = (Vin / Lp) X dt

對公式進行運算：

電流

儲存的能量：

儲存能量

2、開關關閉時反激式轉換器的工作原理

1）反激式轉換器原理圖-開關關閉時

當初級開關斷開時，初級繞組將抵抗電流的突然變化然后反轉繞組的極性。就會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到次級和負載，這個時候，輸出電容會補充電荷。

反激式轉換器電路圖（開關關閉）

2）反激式轉換器電流變化-開關關閉

反激式轉換器電流變（開關關閉）

3）反激式轉換器工作原理

反激式轉換器電路圖（開關關閉）

如果開關關閉，反激式轉換器的允許將集中在次級，當開關關閉時，次級電流流動。

根據KVL，

VL_次級 – VD – Vout = 0

理想情況下，次級二極管的壓降為零：

VL_次級 – Vout = 0

VL_次級 = Vout

VL = Ls di / dt

di = ( VL_次級 / Ls ) X dt

VL_次級= Vout，所以

di = ( Vout / Ls ) X dt 通過積分，

電流

電流

轉移的能量：

轉移的能量

• Vsec：次級繞組上的電壓,恰好等于輸出電壓

• Ls：變壓器次級電感

• T：PWM 信號的周期 (1/Fsw)

• Ton：開關打開的時間

三、反激式轉換拓撲

反激式轉換拓撲結構的優點：易于應用，靈活，可以用于SMPS（開關模式電源）設計。

反激式轉換器拓撲結構的波形，電流特征如下所示。

反激式轉換器拓撲結構的波形，電流特征

四、反激式拓撲SMPS

反激式SMPS的拓撲需要的組件比較少，可用于交流或者直流電源，在電路中會使用MOS管。反激式SMPS結構的運行取決于MOS管。反激式SMPS拓撲以連續或者斷續模式運行。

反激式拓撲SMPS

五、SMPS 反激式變壓器設計

下面為簡單的SMPS反激式變壓器電路圖。SMPS 反激式變壓器的優勢在于電流不會同時流過初級和次級繞組。

MPS 反激式變壓器設計

六、反激式轉換器使用技巧

反激式轉換器電路的應用十分廣泛：

• 直流-直流電源

• 電信

• LED照明

• 以太網供電 (PoE)

• 電容充電

• 電池充電

• 太陽能微型逆變器

• 交直流電源

七、使用LM5160 反激式轉換器設計示例

1、LM5160 電氣特性

• 4.5V 至 65V 寬輸入電壓范圍

• 集成高側和低側開關

• 無需外部肖特基二極管

• 2A 最大負載電流

• 自適應恒定導通時間控制

• 無外部環路補償

• 快速瞬態響應

• 可選的強制 PWM 或 DCM 操作

• FPWM 支持多輸出 Fly-Buck

• 幾乎恒定的開關頻率

• 電阻可調至 1 MHz

• 程序軟啟動時間

• 預偏置啟動

• ±1% 反饋參考電壓

• LM5160A 允許外部 VCC 偏置

• 穩健設計的固有保護功能

• 峰值電流限制保護

• 可調輸入 UVLO 和遲滯

• VCC 和柵極驅動 UVLO 保護

• 帶滯后的熱關斷保護

這里只是給一個參考，更具體的請查看LM5160的Datasheet：【LM5160 PDF數據手冊】_中文資料_(德州儀器 TI)-采芯網

2、LM5160 引腳圖

LM5160 引腳圖

3、絕對最大額定值

絕對最大額定值

4、反激式轉換器電路圖

反激式轉換器電路圖

5、反激式轉換器工作原理

上面的原理圖應用了大量的元器件，但實際并沒有那么復雜。輸入端的 C6、C7 和 C8 用于過濾輸入電源，R6 和 R10 用于欠壓鎖定相關，R7 電阻用于與時間相關，該引腳可使用一個簡單的電阻器進行編程。

連接在 SS 引腳上的 C13 電容是一個軟啟動電容。AGND（模擬地）和 PGND（電源地）以及 PAD 與電源 GND 相連。

在右側 C5（0.01 uF ）電容是一個自舉電容，用于柵極驅動器的偏置。R4、C4 和 C9 是紋波濾波器，其中 R8 和 R9 為 LM5160 的反饋引腳提供反饋電壓，這兩個電阻的比值決定了輸出電壓。C10 和 C11 用于初級非隔離輸出濾波。一個主要組件是 T1，耦合電感，初級和次級兩側各有一個 60uH 的電感。

可以選擇下面的規格或者其他規格的電感：

• 匝數比 SEC:PRI = 1.5 : 1

• 電感 = 60uH

• 飽和電流 = 840mA

• 初級直流電阻 = 0.071 Ω

• 次級直流電阻 = 0.211 Ω

• 頻率 = 150 kHz

C3 用于 EMI 穩定性。D1是轉換輸出的正向二極管，C1、C2是濾波電容，R2 是啟動所需的最小負載。

6、反激式轉換器原理圖+仿真圖

反激式轉換器原理圖

下面為反激式轉換器仿真圖，可以看到負載電流和電壓：

反激式轉換器仿真圖