为何“正激”比“反激”适合做更高功率的电源

做过电源的工程师都知道,在100W以内的电源我们一般都习惯用反激拓扑来做,超过100W的一般用正激拓扑来做。当然也有用反激做到100多瓦的,但总的来说,相对反激,正激适合做更大瓦数的电源。这是为什么,如下分享我的观点。

1、反激的工作原理

为何“正激”比“反激”适合做更高功率的电源

上图为反激的基本拓扑,当MOS开关管开通时,变压器原边绕组上正下负,此时变压器副边绕组上负下正,整流二极管VD截止,在MOS开通的时段,变压器的励磁能量由于没有通路释放从而全部存储在变压器中。当MOS开关管关闭之后,变压器原边绕组电位变成下正上负,根据同名端,此时副边绕组的电位为上正下负,整流二极管VD导通,变压器释放能量,磁芯复位。就是这样周而复始,使输出稳压。

根据变压器线圈电流在MOS开通时的变化量及能量守恒公式, 可得到变压器电感量计算公式,如下

为何“正激”比“反激”适合做更高功率的电源

Lp:原边感量,Ip:原边电流,Vin最低输入电压,D:占空比,P输入功率,f开关频率

从上面公式我们可以看出, Lp 是受限的,当电源功率P越大时,原边感量Lp越小。变压器只要有一点漏感,这个漏感在整个原边电感的占比是比较大的,而电感的能量1/2*Lp*Ip^2在电感和漏感中的比例是按照感量大小的比例来分配的,一旦漏感比例大了,漏感中存储的能量是不能转化到副边,大部分是通过其他通路来消耗(转换成损耗)的,可想而知,功率越大,感量越小,漏感比例越容易变大,造成的损耗也将越来越大,不但损耗超大而且这个漏感造成的尖峰将随功率的增大而越来越大,非常难处理,或者说到了一定的功率量,根本无法处理。

2、正激的工作原理

为何“正激”比“反激”适合做更高功率的电源

上图为正激电源的基本拓扑,开关MOS管开通时,原边绕组NP1为上正下负,根据同名端判定此时副边绕组NS也为上正下负,输出整流二极管VD1是导通的,原边导通的同时副边也导通,能量每个周期都能够得到即时释放。变压器不存在存储阶段,虽然原边也有比较大的电流,但这电流大部分都是由副边折射过来的,初级和次级是同时有电流的,而且产生的磁感应强度相等,方向相反,当负载变重,初级电流也相应加大,抵消了磁芯磁场的变化,所以正激不用考虑正激的电感量的大小。

3、结论

由上面分析反激、正激的工作原理可知,当电源功率高时,反激的电感量很小,而用正激做的话电感量就很大, 所以若存大相同漏感量时,反激漏感占的比例很高,导致很难处理,或者处理起来导致成本上升,不划算。从而限制了它不适合做高瓦数。 面正激则不存在此问题。所以正激比反激适合做更高瓦数的电源。

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