在電子設備中，穩(wěn)壓器是一個用來持續(xù)調節(jié)電源輸出的裝置或機制。電源器件中穩(wěn)壓器有許多種。但最主要考慮到DC到DC的轉換，有兩種穩(wěn)壓器：線性或開關。

線性穩(wěn)壓器使用阻性壓降來調節(jié)輸出，但也因此效率低下且以熱能損失能量。而開關穩(wěn)壓器使用電感，二極管和電源開關來從電源轉移到輸出。

開關穩(wěn)壓器的種類

開關穩(wěn)壓器有三種：

1.升壓轉化器(Boost穩(wěn)壓器)

2.降壓轉化器(Buck穩(wěn)壓器)

3.反激轉換器(隔離穩(wěn)壓器)

Buck和Boost穩(wěn)壓器之間的區(qū)別在于電感，二極管以及開關電路的擺放不一樣。同時，Boost穩(wěn)壓器中輸出電壓大于輸入電壓，但在Buck穩(wěn)壓器里，輸出電壓低于輸入電壓。Buck拓撲闊時buck轉換器是SMPS中最常用的基礎拓撲結構。在我們將高電壓轉換為低輸出電壓時會經常用到。

除了這兩個穩(wěn)壓器之外，還有一種穩(wěn)壓器在設計者間也很流行，那就是反激式穩(wěn)壓器或反激式轉換器。這是一個多功能的拓撲結構，可以從單輸出中生成多個輸出。不僅如此，反激式拓撲結構還可以讓設計者同時改變輸出的極性。比如，我們可以從單個轉換器模塊中生成+5V，+9V和-9V的輸出。而且這兩種運用下轉換效率都很高。

反激式轉換器還有一個特點就是輸入和輸出端的電隔離。為什么我們需要隔離呢?在某些特殊情況下，為了最小化電源噪聲，或處于安全相關的操作中，我們需要隔離操作，讓輸入源與輸出源完全隔離開來。讓我們來看看單個輸出的反激式變換是如何運作的。

簡介

反激式變換器是用于醫(yī)療設備和筆記本電腦等應用的多功能電力電子器件。這種變換器也稱為隔離式升降壓變換器，其電路簡單，可以調節(jié)系統(tǒng)的輸出電壓(VOUT)，同時最大限度地減少電磁干擾 (EMI)。

本文將介紹反激式變換器及其拓撲、有用參數和操作，還將討論 MPS 的 AC/DC 反激式控制器(MPX2002和MPX2003)，它們同時具備原邊調節(jié) (PSR) 和副邊調節(jié) (SSR)的能力。

在反激式變換器中，電感被分割以形成耦合電感，它也被稱為反激式變壓器。耦合電感將變換器的輸入與其輸出隔離。為反激式變換器，其組成如下：

VIN：輸入電壓，即電路的電源。CIN和COUT：分別為輸入和輸出電容。電容用于存儲和釋放到穩(wěn)壓器VIN和輸出電壓(VOUT)的電荷。Control：來自IC 控制器的信號，用于導通原邊MOSFET。它允許電流流過LP，并傳輸至輸出。LP和LS：分別為原邊和副邊電感。耦合電感存儲并釋放能量，并根據各自繞組中的匝數確定VOUT。D：二極管，通過將交流電(AC) 轉換為直流電(DC)對VOUT進行整流，使電流只能沿一個方向流動。RL：用于模擬反激式變換器功耗的負載。

反激式變換器注意事項

選擇反激式變換器時，需要考慮一些重要的因素，其中包括確定一些基本參數，例如VIN、VOUT、LP和LS。下面列出了另外一些注意事項：

變壓器匝數比NP:NS(NP為原邊繞組匝數，NS為副邊繞組匝數)直接影響VOUT。如果 NS增加，則 VOUT按比例增大;如果NS減小，VOUT也成比例減小。NP 與VOUT的關系則成反比，NP增加，VOUT 按比例減少;反之亦然。占空比是導通時間與總開關周期的比率(tON / τSW)。占空比根據 VOUT和變壓器匝數比確定 VIN;占空比越高，VOUT越高。保護機制和隔離能力對于反激式變換器滿足 UL 1577 和 IEC 62368 等安全標準至關重要。可針對 EMI 性能來優(yōu)化保護功能，以確保設備不會在次優(yōu)條件下運行。反激式變換器操作

反激式變換器工作的本質是存儲和傳輸能量。其工作周期包括導通時間(tON)和關斷時間(tOFF)，它們由 MOSFET 的開關狀態(tài)來控制(見圖 2)。tON期間，MOSFET處于導通狀態(tài)，電流從輸入端流經LP，為耦合電感充電;tOFF期間，MOSFET 處于關斷狀態(tài)，耦合電感通過二極管消磁，然后該電流為 COUT充電并為負載供電。這個過程可以簡化為以下幾個步驟：

這個周期不斷循環(huán)，從而實現VOUT的調節(jié)。 盡管反激式變換器都遵循上述整體流程工作，但仍然可以選擇一些其他流程和模式來提升效率。

連續(xù)導通模式 (CCM) 和斷續(xù)導通模式 (DCM)

反激式變換器可以在連續(xù)導通模式 (CCM) 或斷續(xù)導通模式 (DCM) 下運行。

在 CCM 模式下，MOSFET 在電感完全放電之前從 tOFF切換到tON，從而防止電感電流(IL)降至零。在 DCM 模式下，能量則被完全釋放，這意味著有一段時間IL為零;當 IL為零時，二極管和 MOSFET 均處于關斷狀態(tài)。

由于 CCM 具有恒定電流，因此建議在負載變化的應用中采用此模式，因為它可以提供更穩(wěn)定的 VOUT。對于中等或重載應用，CCM 也通常更加有利。

但對輕載而言，則建議采用DCM模式。在 DCM 模式下，輕載瞬態(tài)響應更快;而且，如果副邊二極管/MOSFET 在tOFF期間具有零電流開關 (ZCS)，DCM的效率也更高。ZCS在電流一達到零時就立即關斷開關器件，可降低開關器件的功耗。

AC/DC 轉換器的設計通常涉及高電壓和變壓器的使用，給設計人員帶來了越來越困難的挑戰(zhàn)。

然而，市場上越來越多的集成控制電路的出現部分地促進了這項任務，這些控制電路能夠簡化高效 AC/DC 轉換器的設計，減少外部組件的數量和電路的整體尺寸。

反激式轉換器

所述回掃轉換器中，如圖1所示，是用于使電源和充電器最廣泛使用的拓撲結構中的一個。該電路需要一個具有高開關頻率的晶體管、一個變壓器(能夠確保輸入和輸出之間的電流隔離)和其他幾個組件。工作原理是在晶體管Q 1導通時將磁能儲存在變壓器鐵芯中，然后在晶體管關斷時將其傳遞給負載。

圖 1：反激式轉換器的拓撲結構

開關頻率越高，轉換器越小。然而，開關頻率受到一些因素的限制，首先是變壓器漏電感。每次切換FET Q 1時，變壓器寄生電感存儲的能量由鉗位電路耗散，鉗位電路由 R 1、C 1和 D 1 組成。如果開關頻率太高，功率損耗會變得太高，有可能對轉換器造成無法修復的損壞。

為了克服這個問題，使用了稱為有源鉗位解決方案，它涉及使用一個第二晶體管，Q的2，以及電容器。有源鉗位不會試圖耗散電阻器中的泄漏能量，而是將其存儲在鉗位電容器中，然后將其回收到負載。通過應用有源鉗位控制，還可以實現零電壓開關 (ZVS)，這是一種顯著提高轉換器效率的條件。具有有源鉗位的反激式轉換器的示例如圖 2 所示，在這種情況下，鉗位晶體管 Q 2是 P 溝道 FET。

圖 2：具有有源鉗位的反激式轉換器

此外，如果使用氮化鎵 (GaN) 晶體管而不是普通的硅 FET 晶體管，則達到 ZVS 條件所需的能量將顯著降低，從而允許更高的開關頻率和更小的電路。

有源鉗位需要一個智能控制電路，能夠非?？焖俚貏幼?。有源鉗位電路允許通過回收否則耗散的泄漏能量和減少開關損耗來獲得更高的效率。此外，由于有源鉗位 FET 的軟開關和較小的開關電壓，它允許實現較低的 EMI。

Silanna ACF 轉換器

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