反激開關(guān)電源在不連續(xù)模式穩(wěn)態(tài)時各關(guān)鍵點的電壓和電流的開關(guān)波形

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結(jié)合著原理圖，我試著解釋一下反激（開關(guān)電源）在不連續(xù)模式（DC）M穩(wěn)態(tài)時各關(guān)鍵點的電壓和（電流）的開關(guān)波形，不涉及具體元件參數(shù)數(shù)值。

反激開關(guān)電源的基本（工作原理）

在MOS管Q1導(dǎo)通時，變壓器L1初級繞組充電。在MOS管關(guān)斷時，初級繞組存儲的能量向次級繞組傳遞。

反激開關(guān)（電源）主要包括電源輸入電路、MOS（驅(qū)動電路）、RCD吸收電路、電源輸出電路、電壓反饋（控制電路）。其他諸如（電流采樣）（保護電路）、電源啟動電路、斜率補償電路等可能在開關(guān)電源中應(yīng)用的電路，在此文中不作展開討論。

MOS管驅(qū)動電路波形

左圖為MOS管驅(qū)動電路相關(guān)波形的示意圖（電流不連續(xù)模式DCM），其中Uin對應(yīng)上圖的V1，Ugs對應(yīng)上圖A點電壓波形。右圖是某反激開關(guān)電源實測波形，僅體現(xiàn)了初級繞組電流及MOS管DS壓降。

左圖的Uds波形有兩處振蕩波形，分別由初級繞組漏感Llk與MOS管寄生（電容）Coss諧振產(chǎn)生，由初級繞組電感Lm與MOS管寄生電容Coss諧振產(chǎn)生。由于初級繞組漏感Llk相比初級繞組電感Lm要小得多，比如說前者是后者的1%~5%，所以第一處諧振波形的頻率比第二處要高得多。第一處電壓諧振波形逐漸恢復(fù)至穩(wěn)定狀態(tài)，此時Uds電壓幅值為次級反射電壓。第二處開始諧振時，MOS管處于斷態(tài)，輸出（二極管）處于斷態(tài)，次級繞組電流為零。

在此電路中，電感和電容串聯(lián)諧振的基本模型如下。在諧振頻率下，電感和電容的阻抗相互抵消，整個回路中只有線路寄生電

阻，電感向電容充電，之后電容向電感充電，能量在二者之間往復(fù)循環(huán)，能量難以消耗，就形成了諧振電壓波形。

RCD吸收電路波形

當(dāng)MOS關(guān)斷時，RCD吸收電路的作用是吸收MOS管DS兩端的電壓尖峰，防止MOS管D極被Uds電壓尖峰擊穿損壞或影響MOS管的使用壽命。

Uc表示鉗位電容C2兩端電壓，其電壓不應(yīng)超過設(shè)計的Uclamp鉗位電壓設(shè)計值（已經(jīng)忽略了二極管正向?qū)▔航担?，使得Uclamp+Uin＜80%×MOS管DS耐壓。注意下右圖的V軸幅值不是以0V為起始點的，是以Uin為起始點的。

某開關(guān)電源Uds電壓波形（紅色）及Uclamp電壓波形（藍色）如下：

當(dāng)該電壓上升時，對應(yīng)著MOS管關(guān)斷的初始時刻，在此刻Uds電壓尖峰通過二極管D3向電容C2進行充電，見下圖電流路徑①。當(dāng)Uds電壓尖峰小于電容電壓時，二極管D3截止，電容C2向（電阻）進行放電，見電流路徑②。

電源輸出電路波形

當(dāng)電源處于穩(wěn)態(tài)時，在ton時刻，MOS管導(dǎo)通，初級繞組的電感電流線性增加，電容Co向負載RL（供電），見下圖電容放電電流（Ic）1路徑。因為反激開關(guān)電源所用變壓器的初級繞組和側(cè)邊繞組的同相端是相反的。在ton時刻，初級繞組為抑制電流增大，初級繞組感應(yīng)電壓上正下負，側(cè)邊繞組Lp的感應(yīng)電壓上負下正，二極管D1處于截止?fàn)顟B(tài)。

在toff時刻，MOS關(guān)斷，初級繞組存儲的能量向次級繞組傳送，初級繞組為維持原電流方向，初級繞組感應(yīng)電壓上負下正，次級繞組的感應(yīng)電壓上正下負，二極管D1處于導(dǎo)通狀態(tài)，次級繞組經(jīng)二極管D1向電容Co和負載RL供電。

右下圖是某開關(guān)電源輸出電壓紋波電壓實測結(jié)果。所以在ton時刻，電容Co兩端電壓波形時間對應(yīng)Ic1電流放電時間。在toff時刻，電容Co兩端電壓波形時間對應(yīng)Ic2電流充電時間。

電壓反饋控制電路波形

在這部分電路，通常使用開環(huán)系統(tǒng)傳遞函數(shù)的伯德圖，結(jié)合伯德圖的穩(wěn)定性判據(jù)去討論和判斷開關(guān)電源的穩(wěn)定性。

足夠的幅值裕度和相位裕度是必要的，否則開關(guān)電源系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)特性比較差，或者輸出電壓出現(xiàn)振蕩。

在下圖是開關(guān)電源電壓控制頻率補償回路傳遞函數(shù)伯德圖，相位裕度大于90°，低頻增益為40dB，中