王道：反激電源及變壓器設計寶典

t1時(shí)刻，MOS關(guān)斷。 變壓器初級電流被強制關(guān)斷。我們知道電感電流是不能突變的，而現在MOS要強制關(guān)斷初級電流，那么初級電感就會(huì )在MOS關(guān)斷過(guò)程中，在初級側產(chǎn)生一個(gè)感應電動(dòng)勢。根據電磁感應定律，我們知道，這個(gè)感應電動(dòng)勢在原理圖中是下正上負的。這個(gè)感應電動(dòng)勢通過(guò)變壓器的繞組耦合到次級，由于次級的同名端和初級是反的。所以次級的感應電動(dòng)勢是上正下負。當次級的感應電動(dòng)勢達到輸出電壓時(shí)，次級整流二極管導通。初級電感在MOS開(kāi)通時(shí)儲存的能量，通過(guò)磁芯耦合到次級電感，然后通過(guò)次級線(xiàn)圈釋放到次級輸出電容中。在向輸出電容中轉移能量的過(guò)程中，由于次級輸出電容容量很大，電壓基本不變，所以次級電壓被箝位在輸出電壓Vout，那么因為磁芯繞組電壓是按匝數的比例關(guān)系，所以此時(shí)初級側的電壓也被箝位在Vout/(NS/NP)，這里為了簡(jiǎn)化分析，我們忽略了二極管的正向導通壓降。

現在我們引入一個(gè)非常重要的概念，反射電壓Vf。反射電壓Vf就是次級繞組在向次級整流后的輸出電容轉移能量時(shí)，把次級輸出電壓按照初次級繞組的匝數比關(guān)系反射到初級側繞組的電壓，數值為:Vf=(Vout+Vd)/(NS/NP)，式中，Vd是二極管的正向導通壓降。在本例中，Vout約為20V，Vd約為1V，NP/NS=2，那么反射電壓約為42V。從波形圖上可以證實(shí)這一點(diǎn)。那么我們從原理圖上可以知道，此時(shí)MOS的承受的電壓為Vin+Vf。

也有朋友注意到了，在MOS關(guān)斷的時(shí)候，Vds的波形顯示，MOS上的電壓遠超過(guò)Vin+Vf!這是怎么回事呢?這是因為，我們的這個(gè)例子中，變壓器的初級有漏感。漏感的能量是不會(huì )通過(guò)磁芯耦合到次級的。那么MOS關(guān)斷過(guò)程中，漏感電流也是不能突變的。漏感的電流變化也會(huì )產(chǎn)生感應電動(dòng)勢，這個(gè)感應電動(dòng)勢因為無(wú)法被次級耦合而箝位，電壓會(huì )沖的很高。那么為了避免MOS被電壓擊穿而損壞，所以我們在初級側加了一個(gè)RCD吸收緩沖電路，把漏感能量先儲存在電容里，然后通過(guò)R消耗掉。當然，這個(gè)R不僅消耗漏感能量。因為在MOS關(guān)斷時(shí)，所有繞組都共享磁芯中儲存的能量。其實(shí)，留意看看，初級配上RCD吸收電路，和次級整流濾波后帶一個(gè)電阻負載，電路結構完全是相同的。故而初級側這時(shí)候也像一個(gè)輸出繞組似的，只不過(guò)輸出的電壓是Vf，那么Vf也會(huì )在RCD吸收回路的R上產(chǎn)生功率。因此，初級側的RCD吸收回路的R不要取值太小，以避免Vf在其上消耗過(guò)多的能量而降低效率。t3時(shí)刻，MOS再次開(kāi)通，開(kāi)始下一個(gè)周期。那么現在有一個(gè)問(wèn)題。在一個(gè)工組周期中，我們看到，初級電感電流隨著(zhù)MOS的關(guān)斷是被強制關(guān)斷的。在MOS關(guān)斷期間，初級電感電流為0，電流是不連續的。那么，是不是我們的這個(gè)電路是工作在DCM狀態(tài)的呢?

在flyback電路中，CCM和DCM的判斷，不是按照初級電流是否連續來(lái)判斷的。而是根據初、次級的電流合成來(lái)判斷的。只要初、次級電流不同是為零，就是CCM模式。而如果存在初、次級電流同時(shí)為零的狀態(tài)，就是DCM模式。介于二者之間的就是CRM過(guò)渡模式。

所以根據這個(gè)我們從波形圖中可以看到，當MOS開(kāi)通時(shí)，次級電流還沒(méi)有降到零。而MOS開(kāi)通時(shí)，初級電流并不是從零開(kāi)始上升，故而，這個(gè)例子中的電路是工作在CCM模式的。我們說(shuō)過(guò)，CCM模式是能量不完全轉移的。也就是說(shuō)，儲存在磁芯中的能量是沒(méi)有完全釋放的。但進(jìn)入穩態(tài)后，每周期MOS開(kāi)通時(shí)新增儲存能量是完全釋放到次級的。否則磁芯會(huì )飽和的。

在上面的電路中，如果我們增大輸出負載的阻值，降低輸出電流，可以是電路工作模式進(jìn)入到DCM狀態(tài)。為了使輸出電壓保持不變，MOS的驅動(dòng)占空比要降低一點(diǎn)。其他參數保持不變。