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  6. 反激電源工作原理與原理圖介紹
    • 發布時間:2025-07-12 19:37:30
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    反激電源工作原理與原理圖介紹
    一、反激電源概述
    反激電源是一種高效能的電源轉換裝置,其核心工作原理是借助開關管的通斷控制,將輸入的能量先存儲于磁性元件之中,再借助變壓器實現能量向負載的傳遞,具有體積小、效率高等諸多優勢,在眾多電子設備中得到了廣泛應用。
    二、反激式開關電源的構成
    (一)輸入濾波電路
    輸入濾波電路的主要功能是接收交流電壓(AC),利用電感和電容的協同作用對電壓進行濾波處理。這一過程能夠有效去除電壓中的雜波和噪聲干擾,最終輸出較為平穩的直流電壓(DC),為后續電路提供穩定的輸入基礎。
    (二)整流電路
    整流電路的作用是將輸入濾波后的直流電壓(DC)引入整流橋,通過整流橋的單向導電特性,將電壓轉化為單一方向的直流電壓(DC)。這一步驟為后續的電壓轉換和處理做好了準備。
    (三)開關管
    開關管堪稱反激式開關電源的 “心臟” 元件,常見的選擇包括 MOSFET 或 IGBT。它的關鍵任務是將經過整流處理的直流電壓轉換為高頻脈沖信號。開關管的通斷狀態受到控制電路的精準調節,進而實現對輸出電壓大小的控制。
    (四)變壓器
    變壓器作為反激式開關電源中的能量轉換核心元件,依據電磁感應原理運作。它能夠將開關管輸出的高頻脈沖信號進行變壓變換,將其轉換為符合要求的輸出交流電壓(AC)。
    (五)輸出整流濾波電路
    輸出整流濾波電路負責對變壓器輸出的交流電壓(AC)進行再次處理,通過整流二極管和濾波電容的整流、濾波作用,最終得到平滑的直流輸出電壓(DC),以滿足負載對穩定直流電源的需求。
    (六)反饋控制電路
    反饋控制電路通過采樣輸出電壓,并將其與參考電壓進行精確比較,生成相應的控制信號。該信號經反饋電路調節開關管的通斷時間,即占空比,從而確保輸出電壓的穩定性。
    三、反激式開關電源的工作原理
    (一)開關管導通階段
    當控制電路促使開關管導通時,輸入電壓 Vin 經開關管施加于變壓器的初級線圈,初級線圈隨即產生磁場。隨著變壓器初級線圈電流的逐漸增加,磁場也不斷增強,能量得以在變壓器中積累。
    (二)開關管截止階段
    當控制電路使開關管截止時,變壓器初級線圈的電流被瞬間切斷,磁場迅速衰減。依據楞次定律,變壓器次級線圈會產生一個與原磁場方向相反的感應電動勢,即反激電壓。這一電壓經輸出整流濾波電路處理后,為負載提供所需的直流輸出電壓 Vout,實現能量向負載的高效傳遞。
    四、反激電源電路原理圖及基本拓撲
    反激電源工作原理
    (一)基本原理
    反激電源的工作流程起始于交流輸入,經過整流濾波環節轉化為直流。隨后,PWM 波 Q 負責控制開關管進行斬波操作,為變壓器初級線圈輸送能量。變壓器次級線圈感應出電壓,并經過整流濾波,最終得到直流輸出。
    (二)工作細節
    在開關管閉合期間,由于變壓器原邊線圈與副邊線圈繞向相反,加之二極管的單向導電性,能量無法傳遞至負載,此時變壓器原邊線圈相當于電感,能量存儲于其中。
    當開關管斷開時,初級線圈電流驟減,于次級線圈感應出電壓,變壓器將先前存儲的能量傳遞至后級電路。具體而言,開關管打開時,初級線圈執行電感能儲任務;開關管閉合時,初級線圈經變壓器釋放能量。
    核心計算公式為:Vin = Vout / Nx(D/(1-D))。
    反激電源工作原理
    (三)主要器件及其工作狀態
    反激電源的主要器件涵蓋 Q(PMOS)、T(高頻變壓器)、D(整流二極管)、C(輸出濾波電容)和 R(負載)。
    反激電源工作原理
    當 PMOS 管導通時,高頻變壓器原邊(Np)呈現上端正電壓、下端負電壓狀態,副邊(Ns)則相反。此時,整流二極管處于截止狀態,負載所需能量由輸出濾波電容 C 提供。
    反之,當 PMOS 管截止時,原邊(Np)和副邊(Ns)的電壓極性反轉。整流二極管正向導通,為電容 C 充電,彌補了 PMOS 管導通時的能量損耗。
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