反激電源工作原理-反激電源高壓MOS管尖峰電流來源與減小方法

反激式開關(guān)電源是指使用反激高頻變壓器隔離輸入輸出回路的開關(guān)電源，與之對應(yīng)的有正激式開關(guān)電源。“反激”(FLY BACK)具體所指當(dāng)開關(guān)管接通時，輸出變壓器充當(dāng)電感，電能轉(zhuǎn)化為磁能，此時輸出回路無電流；相反，當(dāng)開關(guān)管關(guān)斷時，輸出變壓器釋放能量，磁能轉(zhuǎn)化為電能，輸出回路中有電流。

反激式開關(guān)電源中，輸出變壓器同時充當(dāng)儲能電感，整個電源體積小、結(jié)構(gòu)簡單，所以得到廣泛應(yīng)用。應(yīng)用最多的是單端反激式開關(guān)電源。

優(yōu)點：元器件少，電路簡單，成本低，體積小，可同時輸出多路互相隔離的電壓

缺點：開關(guān)管承受電壓高，輸出變壓器利用率低，不適合作大功率電源 EMI比較大

一般而言，100W以內(nèi)的開關(guān)電源通常采用單端反激式，超過100W－300W的開關(guān)電源通常采用正激式或半橋式，300W以上電源通常采用全橋式。

反激電源高壓MOS管尖峰電流解析

做電源的都測試過流過高壓MOS的電流波形，總會發(fā)現(xiàn)電流線性上升之前會冒出一個尖峰電流，并且有個時候甚至比正常的峰值電流還要高。看起來很不爽。那這尖峰怎么來的，如何減小它呢？

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電流尖峰的來源

1、MOS管開啟時驅(qū)動電流由G流到S到地這條路徑是有電流的（驅(qū)動電路上有驅(qū)動電阻限制驅(qū)動電流的這個電流不大）；

2、另外一條通路從MOS下來的，從表面上看這條通路連接電感，電感上的這個電流實際上就是主電流是從0緩慢（相對于尖峰電流）上升的，但別忘了還有一個隱藏的通路就是變壓器原邊繞組是有寄生電容的（層間電容和匝間電容），這個寄生電容里面存儲的電量瞬間由MOS到地放出，會產(chǎn)生一個較大尖峰電流。

3、還有一個就是從副邊耦合過來的電流，我們都知道副邊整流二極管從導(dǎo)通（正偏）到反偏的這個過程中二極管有一個反向恢復(fù)電流。這個反向恢復(fù)電流是通過二極管和變壓器副邊繞組的，它會通過耦合折射到原邊繞組上的（注意：在DCM下沒有反向恢復(fù)電流）。

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MOS管尖峰電流對電源的害處

1、就是由于這個尖峰的存在，開關(guān)電源芯片為了防止誤觸發(fā)加入了前沿消隱，如果太高還是有可能誤觸發(fā)。

2、這個尖峰（di/dt很大）對開關(guān)電源EMI影響不小。

3、這個尖峰電流會增大MOS開關(guān)管開通時的交越損耗，降低效率

減小電流尖峰對策

① 變壓器使用三明治繞法使原邊繞組分開

② 減小原邊繞組的匝數(shù)（比如可以用Ae值比較大的磁芯（PQ等）可以減少變壓器匝數(shù)）

③ 盡量繞成單層繞組

2、減少副邊反向恢復(fù)電流

① 如果是功率很小的開關(guān)電源把變壓器設(shè)計在DCM模式下運行(DCM無反向電流）。

② 使用準(zhǔn)諧振芯片（準(zhǔn)諧振也是在DCM）

③ 使用反向恢復(fù)特性好的二極管，比如肖特基，當(dāng)然還有碳化硅二極管，注意碳化硅二極管成本非常高。

反激式開關(guān)電源的工作原理

反激式：反激式開關(guān)電源是指使用反激高頻變壓器隔離輸入輸出回路的開關(guān)電源。“反激”指的是在開關(guān)管接通的情況下，當(dāng)輸入為高電平時輸出線路中串聯(lián)的電感為放電狀態(tài)；相反，在開關(guān)管斷開的情況下，當(dāng)輸入為高電平時輸出線路中的串聯(lián)的電感為充電狀態(tài)。

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工作原理：變壓器的一次和二次繞組的極性相反，這大概也是Flyback名字的由來： a.當(dāng)開關(guān)管導(dǎo)通時，變壓器原邊電感電流開始上升，此時由于次級同名端的關(guān)系，輸出二極管截止，變壓器儲存能量，負載由輸出電容提供能量。 b.當(dāng)開關(guān)管截止時，變壓器原邊電感感應(yīng)電壓反向，此時輸出二極管導(dǎo)通，變壓器中的能量經(jīng)由輸出二極管向負載供電，同時對電容充電，補充剛剛損失的能量。反激電路的演變：可以看作是隔離的Buck/Boost電路:

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