提示文章写完后目录可以自动生成如何生成可参考右边的帮助文档文章目录前言一、反激的工作原理二、电源输出问题三、反激电源工作状态总结前言哈喽大家好从这篇开始我会陆续更新一个“硬件电源拓扑入门”系列把自己学电源、做电源过程中的理解整理出来。第一篇先聊反激电路。为什么先讲它因为反激是隔离DC-DC里最常见、最实用的入门拓扑之一很多充电器、适配器、开关电源辅助绕组都在用它。本文会尽量避开复杂的公式推导先从拓扑结构、工作过程、关键波形讲起再过渡到一些工程上要注意的点。内容参考了网络公开资料和B站一些优秀UP主的讲解结合我自己的调试经验整理。如果有不对的地方欢迎评论区指正。希望这个系列能帮到同样正在入门的朋友也顺便倒逼自己把知识学扎实。一、反激的工作原理反激电路是一种小功率开关电源拓扑通过变压器储能并在开关管关断时将能量传递给负载实现电压变换和隔离。众所周知反激主要是依靠在正边的MOS管开关实现副边的电压变化根据实际反激的工作原理我们可以把反激电路简化成为下图所示电路。当MOS管导通的时候根据楞次定律可知处电压表现位上正下负初级绕组中电流增加变压器电感储能同时副边绕组处表现为上负下正副边绕组电流为零此时二极管关断此时输出端依靠电容提供能量。当MOS管关断的时候原边绕组上因变压器放能使电压变为上负下正并且原边为短路状态电流几乎为0此时MOS管的漏极电压等于输入电压和原副边绕组电压之和变压器副边绕组也就是处电压表现为上正下负二极管受到正向电压导通此时输出端由变压器提供能量并且电容C充能。上面整个开关的过程可以转化为一个电压电流的波形如下。二、电源输出问题首先为什么电源输出的时候会有说纹波的问题而纹波是怎么产生的呢反激电源之所以有输出纹波是因为开关管周期通断输出电容不断充放电。MOS管导通时电容放电电压下降MOS管关断时电容充电电压上升因此输出电压产生周期性波动。同时电容ESR、寄生参数等还会叠加高频噪声。而我在学习的时候会在想既然是因为MOS开通的时候会产生纹波那是不是我的PWM占空比越小越好呢或者说是我的续能电容越大越好呢那自然是不行的首先是占空比输出占空比其实是由输入电压、输出电压还有变压器的匝比决定的近似关系如下其中n表示为匝比D为占空比。由此可以知道我们的输出占空比不是由设计者主管决定的而是由设计参数被动决定的。因此随意改变占空比有可能带来更多的问题。关于我们的续能电容呢那是越大越好么也不一定在低频纹波来看它确实是越大越好但是在实际设计与生产中电容还有ESR还有ESL存在而这两个参数是高频噪声的主要引起原因之一而且电容涨价了啊在工程设计中也不会过多考虑用大电容去进行设计。所以纹波的抑制并不是“调小占空比”或“加大电容”那么简单而是要在开关频率、电感/变压器设计、电容选型、PCB 布局和滤波电路之间做权衡。这也是电源工程师真正需要花精力去优化的地方。那我们怎么降低呢推荐去看这一篇文章这位博主讲的很详细也很好理解。三步法精讲电源纹波噪声控制与设计策略-CSDN博客三、反激电源工作状态反激电源根据次级电流是否连续分为了三种工作状态分别为DCMDiscontinuousConduction Mode断续模式、CCM(ContinuousConduction Mode连续模式和BCMBoundary Conduction Mode。DCM断续模式在下一个 PWM 周期来临之前副边电流已经下降为 0变压器储存的能量已全部放完。CCM连续模式在下一个 PWM 周期来临之前副边电流还没有下降到 0变压器中仍储存有能量。BCM临界模式在下一个 PWM 周期刚好到来时副边电流正好下降到 0处于临界状态。那这几个模式我要怎么选择呢在实际生产中要根据功率等级、效率要求、EMI 要求、成本和控制复杂度综合选择上面三种模式简单说一下各自能力如下DCM小功率、低成本、环路简单但纹波和电流应力大。CCM中大功率、变压器利用率高、电流应力小但环路和反向恢复问题突出。BCM中小功率、效率高、EMI 好常用准谐振方案但频率变化需要处理。总结本文作为「硬件电源拓扑入门」系列的开篇围绕反激电路梳理了三个核心问题它如何工作、输出纹波从哪来以及不同工作状态如何选择。工作原理反激电路依靠 MOS 管周期性通断控制变压器储能与放能。导通时初级绕组储能、次级截止关断时变压器向次级释放能量实现电压变换和隔离。输出纹波纹波源于开关管周期通断带来的输出电容充放电并叠加电容 ESR、ESL 及寄生参数引起的高频噪声。抑制纹波不能简单调小占空比或盲目加大电容需要综合开关频率、变压器设计、电容选型、PCB 布局和滤波电路。工作状态根据次级电流是否连续反激电源分为 DCM、CCM、BCM 三种模式分别适用于不同功率等级和设计目标需在效率、EMI、成本和控制复杂度之间权衡。整体来看反激电源的设计本质是在拓扑特性与工程约束之间做平衡。后续系列会继续展开更多拓扑细节和实际调试经验帮助入门读者逐步建立电源设计的基本框架。 硬件电源拓扑入门：反激电路（一）
提示文章写完后目录可以自动生成如何生成可参考右边的帮助文档文章目录前言一、反激的工作原理二、电源输出问题三、反激电源工作状态总结前言哈喽大家好从这篇开始我会陆续更新一个“硬件电源拓扑入门”系列把自己学电源、做电源过程中的理解整理出来。第一篇先聊反激电路。为什么先讲它因为反激是隔离DC-DC里最常见、最实用的入门拓扑之一很多充电器、适配器、开关电源辅助绕组都在用它。本文会尽量避开复杂的公式推导先从拓扑结构、工作过程、关键波形讲起再过渡到一些工程上要注意的点。内容参考了网络公开资料和B站一些优秀UP主的讲解结合我自己的调试经验整理。如果有不对的地方欢迎评论区指正。希望这个系列能帮到同样正在入门的朋友也顺便倒逼自己把知识学扎实。一、反激的工作原理反激电路是一种小功率开关电源拓扑通过变压器储能并在开关管关断时将能量传递给负载实现电压变换和隔离。众所周知反激主要是依靠在正边的MOS管开关实现副边的电压变化根据实际反激的工作原理我们可以把反激电路简化成为下图所示电路。当MOS管导通的时候根据楞次定律可知处电压表现位上正下负初级绕组中电流增加变压器电感储能同时副边绕组处表现为上负下正副边绕组电流为零此时二极管关断此时输出端依靠电容提供能量。当MOS管关断的时候原边绕组上因变压器放能使电压变为上负下正并且原边为短路状态电流几乎为0此时MOS管的漏极电压等于输入电压和原副边绕组电压之和变压器副边绕组也就是处电压表现为上正下负二极管受到正向电压导通此时输出端由变压器提供能量并且电容C充能。上面整个开关的过程可以转化为一个电压电流的波形如下。二、电源输出问题首先为什么电源输出的时候会有说纹波的问题而纹波是怎么产生的呢反激电源之所以有输出纹波是因为开关管周期通断输出电容不断充放电。MOS管导通时电容放电电压下降MOS管关断时电容充电电压上升因此输出电压产生周期性波动。同时电容ESR、寄生参数等还会叠加高频噪声。而我在学习的时候会在想既然是因为MOS开通的时候会产生纹波那是不是我的PWM占空比越小越好呢或者说是我的续能电容越大越好呢那自然是不行的首先是占空比输出占空比其实是由输入电压、输出电压还有变压器的匝比决定的近似关系如下其中n表示为匝比D为占空比。由此可以知道我们的输出占空比不是由设计者主管决定的而是由设计参数被动决定的。因此随意改变占空比有可能带来更多的问题。关于我们的续能电容呢那是越大越好么也不一定在低频纹波来看它确实是越大越好但是在实际设计与生产中电容还有ESR还有ESL存在而这两个参数是高频噪声的主要引起原因之一而且电容涨价了啊在工程设计中也不会过多考虑用大电容去进行设计。所以纹波的抑制并不是“调小占空比”或“加大电容”那么简单而是要在开关频率、电感/变压器设计、电容选型、PCB 布局和滤波电路之间做权衡。这也是电源工程师真正需要花精力去优化的地方。那我们怎么降低呢推荐去看这一篇文章这位博主讲的很详细也很好理解。三步法精讲电源纹波噪声控制与设计策略-CSDN博客三、反激电源工作状态反激电源根据次级电流是否连续分为了三种工作状态分别为DCMDiscontinuousConduction Mode断续模式、CCM(ContinuousConduction Mode连续模式和BCMBoundary Conduction Mode。DCM断续模式在下一个 PWM 周期来临之前副边电流已经下降为 0变压器储存的能量已全部放完。CCM连续模式在下一个 PWM 周期来临之前副边电流还没有下降到 0变压器中仍储存有能量。BCM临界模式在下一个 PWM 周期刚好到来时副边电流正好下降到 0处于临界状态。那这几个模式我要怎么选择呢在实际生产中要根据功率等级、效率要求、EMI 要求、成本和控制复杂度综合选择上面三种模式简单说一下各自能力如下DCM小功率、低成本、环路简单但纹波和电流应力大。CCM中大功率、变压器利用率高、电流应力小但环路和反向恢复问题突出。BCM中小功率、效率高、EMI 好常用准谐振方案但频率变化需要处理。总结本文作为「硬件电源拓扑入门」系列的开篇围绕反激电路梳理了三个核心问题它如何工作、输出纹波从哪来以及不同工作状态如何选择。工作原理反激电路依靠 MOS 管周期性通断控制变压器储能与放能。导通时初级绕组储能、次级截止关断时变压器向次级释放能量实现电压变换和隔离。输出纹波纹波源于开关管周期通断带来的输出电容充放电并叠加电容 ESR、ESL 及寄生参数引起的高频噪声。抑制纹波不能简单调小占空比或盲目加大电容需要综合开关频率、变压器设计、电容选型、PCB 布局和滤波电路。工作状态根据次级电流是否连续反激电源分为 DCM、CCM、BCM 三种模式分别适用于不同功率等级和设计目标需在效率、EMI、成本和控制复杂度之间权衡。整体来看反激电源的设计本质是在拓扑特性与工程约束之间做平衡。后续系列会继续展开更多拓扑细节和实际调试经验帮助入门读者逐步建立电源设计的基本框架。