目錄
1.1 反激電路簡介
1.2 反激電路工作原理
1.2.1連續電流模式
1.2.2斷續電流模式
前文我們分享了三種常用非隔離DCDC的基本拓撲：buck、boost、buck-boost。本文分享一下隔離型的DCDC拓撲—反激變換器。
1.1 反激電路簡介
反激型電路的結構簡單，元件數少，成本較低，廣泛适用于各種功率為數瓦~數十瓦的小功率開關電源，在各種家電、計算機裝置、工業裝置中廣泛使用的小功率開關電源中基本上都采用的是反激型電路。比如常用的台式電腦的電源就是反激式。但該電路變壓器的工作點也僅處于磁化曲線平面的第I象限，使用率低，而且開關元件承受的電流峰值很大，不适合用于較大功率的電源。
反激變換器拓撲可由buck-boost拓撲演變而來，我們先回顧一下buck-boost電路：
升降壓電路由電感周期性的充能和放能過程維持均勻的電壓輸出，且輸出電壓與輸入電壓極性相反。将升降壓電路中的電感替換成互相耦合的電感N1和N2（也就是變壓器）就是反激拓撲，詳細的變換過程在硬體十萬個為什麼的推文中有說明，大家可以自行查閱。反激電路中的變壓器既有隔離變壓的作用，又有儲能電感的作用：
1.2 反激電路工作原理
1.2.1連續電流模式
在開關導通時，電流流入變壓器初級給磁芯充能，流過變壓器初級的電流線性上升，而此時次級線圈依據楞次定律會産生阻礙磁通增加的電流，也就是從變壓器次級同名端流出的電流，此電流被二極管截止阻斷，也即初級線圈電流充電的磁能沒有被釋放。
在開關關斷時，初級線圈的電流被關斷，磁通有減少的趨勢，于是此時次級線圈依據楞次定律會産生維持現有磁通的電流，也就是從變壓器次級同名端流入的電流，此電流和二極管導通方向相同，組成電流回路給負載供電，也就是磁能釋放的過程。
如下圖所示，i10為開關導通時，初級線圈的初始電流，在導通期間，電流線性上升，電流的增量為：
i20為開關關斷時，次級線圈的初始電流，在關斷期間，電流線性下降，電流的減量為：
将變壓器的初級線圈和次級線圈看做兩個電感，初級電感L1的充能和次級電感L2的放能在開關周期内是相等的，根據電感的能量公式：W=1/2 L*I²，将電流增量和電流減量帶入此式，有：
電感的計算公式為：L=μ*Ae*N2/lm，其中L表示電感量、μ表示磁心的磁導率、Ae表示磁心的截面積、N表示線圈的匝數、lm表示磁心的磁路長度。
變壓器的初、次級隻有線圈匝數不同，于是有：
化簡為：
可以看出在CCM時，反激的輸入輸出關系隻比buck-boost增加了變壓器的匝數比。
1.2.2斷續電流模式
斷續電流模式指的是在開關關斷期間，次級線圈的電流會下降到0。如下圖所示：
t0~ t1、t1~ t2的過程與連續電流模式一緻，增加了第三個階段t2~ t3，這個階段初、次級線圈電流均為0，由電容向負載提供能量。
下面對電流斷續時的輸入輸出電壓關系進行推導。
設開關斷開後的次級線圈電流持續時間為αT（t2-t1），0≤α≤1-D，二極管在整個開關周期的平均電流為：
忽略電容的漏電流，負載電流基本等于二極管的平均電流：
根據變壓器初次級充能和放能相等可得：
解得：
将此值代入負載電流等于平均電流的等式中，解得：
從上式可以看出，若R很大，輸出Vo也将很大，這将損壞器件，也就是說當反激電路輸出開路時，次級電流沒有回流路徑，磁芯的能量無處釋放。是以反激變換器不能工作于負載開路狀态。
由于反激變換器的初級和次級不會同時有電流存在，不存在磁勢互相抵消的可能，是以變壓器磁芯的磁通密度僅取決于繞組電流的大小。如下圖所示變壓器磁通與繞組電流的關系：
從圖中可以看出，在最大磁通密度相同的條件下，連續工作時磁通密度的變化範圍∆B小于斷續方式。在反激型電路中，∆B正比于一次側每匝繞組承受的電壓乘以開關處于通态的時間ton，在電路的輸人電壓和ton相同的條件下，較大的∆B意味着變壓器需要較少的匝數，或較小尺寸的磁心。從這個角度來說，反激型電路工作于電流斷續模式時，變壓器磁心的使用率較高，故通常在設計反激電路時應保證其工作于電流斷續方式。
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