开关电源变压器有哪几种形式？

　　开关电源变压器可以分为隔离和非隔离两种形式。这里主要讲孤立开关电源变压器的拓扑形式。隔离电源根据结构形式的不同可以分为两类:正向和反激。反激就是变压器原边导通，副边截止，变压器储能。一次侧关断时，二次侧接通，能量释放到负载的工作状态。常规反激式电源一般单管较多，双管不常见。正向模式是指变压器原边导通时，副边感应出相应的电压输出给负载，能量直接通过变压器传递。按规格可分为常规正向，包括单管正向和双管正向。半桥和桥式电路属于正向电路。

正向和反激电路各有特点，在电路设计过程中可以灵活运用，达到最佳性价比。一般在低功率场合可以选择反激。稍大的可以用单管正向电路，中功率可以用双管正向电路或者半桥电路，低压可以用推挽电路，和半桥处于同样的工作状态。桥式电路一般用于大功率输出，推挽电路也可以用于低电压。

反激式电源因其结构简单、省去了变压器大小的电感而被广泛应用于中小型电源。有的介绍中说反激式电源的功率只能达到几十瓦，输出功率超过100瓦就没有优势，很难实现。我觉得一般都是这样，但不能一概而论。PI公司的芯片可以做300瓦。有文章介绍反激式电源可以做到千瓦，但是我没见过实物。输出功率与输出电压有关。

反激式电源变压器的漏感是一个关键参数。因为反激式电源需要变压器储能，为了充分利用变压器铁芯，一般需要在磁路中开一个气隙。目的是改变铁芯磁滞回线的斜率，使变压器能够承受较大的冲击电流冲击，而不会使铁芯进入饱和非线性状态，磁路中的气隙处于高磁阻状态，导致磁路中的漏磁远大于完全闭合的磁路。

变压器一次ji间的耦合也是决定漏电感的关键因素。夹层绕组法可以使一次ji线圈尽量靠近，但这样会增加变压器的分布电容。选择窗口较长的铁芯可以降低漏电感。比如EE，EF，EER，PQ核比EI核好。

关于反激式电源的占空比，原则上反激式电源的zuida占空比应该小于0.5，否则回路不容易补偿，可能不稳定，但也有一些例外，比如美国PI公司推出的系列芯片可以在占空比大于0.5的情况下工作。占空比由变压器初级侧和次级侧的匝数比决定。首先确定反射电压(输出电压通过变压器耦合反射到原边电压值)。当反射电压在一定电压范围内zengda时，占空比zengda，开关管损耗减小(有效值减小)。当反射电压降低时，占空比降低，开关管损耗增加。当然，这也是前提条件。当占空比增加时，意味着输出二ji管的导通时间缩短。为了保持输出稳定，会更多的通过输出电容的放电电流来保证，输出电容会承受更大的高频纹波电流侵蚀，加重其发热，很多情况下是不允许的。

随着占空比的增加和变压器匝数比的变化，变压器的漏电感会增加，其整体性能也会发生变化。当漏电感能量达到一定水平时，可以充分抵消开关管占空比大带来的低损耗，因此增加占空比没有意义，甚至开关管可能因为漏电感反峰电压过高而击穿。由于漏感大，输出纹波等电磁指标可能变差。占空比小时，流经开关管的电流有效值高，变压器一次电流有效值大，降低了变换器的效率，但改善了输出电容的工作条件，减少了发热。如何确定变压器的反射电压(占空比)？

关于反激式电源的占空比(我关注的是反射电压，和占空比一致)，占空比也和选择性开关管的耐受电压有关。一些早期的反激式电源使用耐压相对较低的开关管，如600V或650V作为交流220V输入电源的开关管，可能与当时的生产工艺有关。高耐压管不容易制造，或者低耐压管有更合理的导通损耗和开关特性。这种线路的反射电压不能太高，否则，bixu制作。

实践证明，600伏管道的反射电压不应大于100伏，650伏管道的反射电压不应大于120伏。当漏电感的峰值电压箝位在50伏时，管道的工作裕度为50伏..目前由于MOS晶体管制造工艺的改进，反激式电源一般采用700V、750V甚至800-900V的开关管。像这样的电路，抗过压能力更强，可以使开关变压器的反射电压更高。zuida反射电压更适合150V，可以获得更好的综合性能。

　　PI公司的芯片推荐采用135V的瞬态电压yizhi二ji管箝位，但其评估板的反射电压一般在110V左右低于这个值，这两种类型各有优缺点:

第一类:缺点:抗过压能力弱，占空比小，变压器初级脉冲电流大。优点:变压器漏电感小，电磁辐射低，纹波指数高，开关管损耗小，转换效率不一定低于dier类。

类型二:缺点:开关管损耗较大，变压器漏电感较大，纹波较差。优点:抗过压能力强，占空比大，变压器损耗低，效率高。

反激式电源的反射电压也与一个参数有关，即输出电压。输出电压越低，变压器的匝数比越大，变压器的漏电感越大，开关管的耐压越高，可能会击穿开关管，增加吸收电路的功耗，使吸收电路功率器件yongjiu失效(尤其是带瞬态电压yizhi二ji管的电路)。在设计低压输出低功率反激式电源的优化过程中，bixu小心谨慎。有几种治疗方法:

1.采用功率等级较高的磁芯来降低漏感，可以提高低压反激式电源的转换效率，降低损耗，降低输出纹波，提高多通道输出电源的交叉调整率，常用于开关电源变压器的家用电器，如光驱、DVB机顶盒等。

2.如果条件不允许增加磁芯，只能降低反射电压和占空比。降低反射电压可以降低漏电感，但可能会降低功率转换效率，这是一个矛盾。要有一个置换过程才能找到合适的点。在变压器更换实验中，可以检测变压器一次侧的反峰电压，尽可能减小反峰电压脉冲的宽度和幅度，提高变换器的工作anquan裕度。一般反射电压在110V比较合适。

3.加强耦合，降低损耗，采用新技术和绕线工艺，在变压器一次侧和二次侧之间采取绝缘措施，以满足anquan规范，如垫绝缘带和增加绝缘端空带。这些都会影响变压器的漏电感性能，在实际生产中可以采用一次绕组绕二次绕组的绕线方式。或者二次绕组缠绕三重绝缘线，取消一次级之间的绝缘，可以增强耦合，甚至可以缠绕宽铜皮。

低压输出是指小于等于5V的输出。对于这种低功耗电源，如果功率输出大于20W，可以采用正向模式，以获得zuijia性价比。当然这也不是juedui正确的，这和个人习惯和应用环境有关。

反激式电力变压器的磁芯工作在单向磁化状态，因此磁路需要开气隙，类似于脉动DC电感。部分磁路通过气隙耦合。我理解为什么开气隙的原理是这样的:因为功率铁氧体也有一个近似矩形的工作特性曲线(磁滞回线)，在工作特性曲线上，Y轴代表磁感应强度B，目前生产工艺的饱和点一般在400mT以上。一般设计中的数值应为200-300mT，X轴代表磁场强度H，与磁化电流强度成正比。打开磁路中的气隙，相当于磁铁的磁滞回线向X轴倾斜。在相同的磁感应强度下，它可以承受更大的磁化电流，相当于在磁芯中储存更多的能量。当开关管关闭时，这些能量通过变压器次级线圈释放到负载电路。打开反激式电源核心中的气隙有两个功能。一是传递更多的能量，二是防止磁芯进入饱和状态。

反激式电源的变压器工作在单向磁化状态，不仅通过磁耦合传递能量，还起到电压转换输入和输出隔离的多重作用。因此，空气间隙应小心处理。气隙过大，漏电感zengda，磁滞损耗zengda，铁损和铜损zengda，影响电源的整体性能。如果气隙太小，变压器的磁芯可能会饱和，电源可能会损坏。所谓反激式电源的连续和间歇模式，是指变压器的工作状态。变压器在满载状态下，工作在完全能量转移或不完全能量转移的工作模式。一般要根据工作环境来设计，常规反激式电源要工作在连续模式，这样开关管和线路的损耗比较小，可以降低输入输出电容的工作应力，但也有一些例外。

需要指出的是，反激式电源的特性也适合设计高压电源，高压电源的变压器一般都是以间歇方式工作，所以我理解高压电源的输出需要采用耐压高的整流二ji管。由于制造工艺的特点，高背电压二ji管反向恢复时间长，速度慢。在电流连续状态下，有正向偏置时二ji管恢复，反向恢复时能量损耗很大，不利于变换器性能的提高，反而降低了变换效率，整流管受热严重，甚至烧毁。因为二ji管在间歇模式下反向偏置在零偏置电压，所以损耗可以降低到相对较低的水平。因此，高压电源工作在间歇模式，工作频率不能太高。

还有一种反激式电源工作在临界状态。这种电源一般工作在调频模式或调频调宽模式。一些低成本自激电源(RCC)经常采用这种形式。为了保证输出稳定，变压器的工作频率随输出电流或输入电压而变化，接近满负荷时，变压器始终保持在连续和间歇之间。这个电源只适合低功率输出，否则电磁兼容特性的处理会很头疼。

反激式开关电源变压器应工作在连续模式，这需要相对较大的绕组电感。当然有一定的连续性。过分追求juedui连续性是不现实的。可能需要很大的磁芯和大量的线圈匝数，伴随着很大的漏电感和分布电容，可能得不偿失。那么这个参数怎么确定呢？通过同行设计的多次实践和分析，当输入标称电压时，输出达到50个点~60个点。变压器从间歇状态过渡到连续状态更合适。或者当输入电压zuigao，输出满时，变压器可以过渡到连续状态。