交流电源选择反激拓扑的几个理由
现代开关电源为什么要采用PFC技术
现代开关电源为什么要采用PFC技术开关电源效率高、适应电压范围宽、功率大已经被电器设备广泛的采用，但是它的负面作用随着大量的应用也逐步显现，这就是在开关电源电路中一般是采用整流后直接滤波的方式向后级电路提供直流供电，这种整流后直接滤波的方式造成的供电线路中电流波形的严重畸变而产生的危害已经到了不解决不行的地步了。
为什么会有这么严重的危害？我们下面用二极管半波整流电路为例加以解释；图1是半波二极管整流电路的四种不同的电路（由上至下）；图1-1是二极管整流后只有一只负载电阻R；图1-2是二极管整流后只有一只滤波电容C；图1-3是二极管整流后只有一只负载电阻R和滤波电容C；图1-4是二极管整流后只有两只负载电阻R和滤波电容C。
图1-1：当交流市电加到整流二极管上时；交流电的正半周二极管导通经过负载电阻R形成电流；交流市电的每一个周期中（0°～360°）只有正半周（0°～180°）到来时整流二极管正偏导通，也就是在正弦波整流电路中；二极管的负载是阻性时，每一个正弦波的正半周二极管均导通；二极管的导通角为：180°，（图中阴影部分是电流波形）可以看出阻性负载的整流电路，二极管流过的电流其波形、相位和所加的市电电压波形、相位是相同的。
图1-2：当交流市电加到整流二极管上时；在第一个周期的0°～360°中由0°开始二极管开始导通施加于二极管上的电压瞬时值逐渐增大，随着导通角的增加，二极管的导通电流也逐渐加大，由于二极管的负载是一只滤波电容C，那么二极管流过电流对电容C充电，随着输入正弦波交流电角度的不断增加，输入电压的瞬时值不断增加，到达90°时，达到最大值（峰值：311V），并且电容C上的电压也达到最大值（311V），接着输入电压的瞬时值由正半周的90°～180°时，其瞬时值逐步下降，由于电容C在峰值时充电电压达到311V，此电压无法释放，始终维持在311V，此电压同时也加在整流二极管的输出端，这样在二极管输入端的电压不管在其它任何时候，（由0°～360°～720°......），二极管都不再导通。
反激拓扑原理解析
反激拓扑原理解析反激拓扑原理解析1. 引言反激拓扑是一种相对较新的拓扑学原理，被广泛应用于电力电子领域及其他工程和科学领域。
它的独特性和优势使得它成为许多电路和系统设计中的重要元素。
本文将对反激拓扑原理进行全面解析，之后再分享笔者对该原理的观点和理解。
2. 反激拓扑原理概述反激拓扑是一种特殊的开关电源拓扑，其主要特点是使用了储能元件（比如电感和电容）来实现能量传输和转换。
它通过适当的开关动作将能量从输入端传递到输出端，并且在工作过程中可以实现能量的反向流动。
这种特性使得反激拓扑可以适应不同的电源和负载要求，并且具有较高的转换效率和良好的稳定性。
3. 反激拓扑的工作原理3.1 基本结构：反激拓扑由一个开关元件（如MOSFET或BJT）、一个储能元件（如电感或电容）以及一个整流元件组成。
开关元件控制着储能元件的充放电过程，整流元件则将储能元件输出端的能量转换为所需的电流或电压。
3.2 工作过程：在正常工作状态下，开关元件轮流开关和关闭，通过能量的转移来实现电源到负载的能量传输。
当开关元件关闭时，储能元件负责储存能量，并将能量在系统中传递和分配。
当开关元件打开时，储能元件释放储存的能量，使之经过整流元件输出到负载。
4. 反激拓扑的特点和应用4.1 特点：- 可实现电源和负载的电气隔离，提高安全性。
- 具有较高的转换效率和较低的功率损耗。
- 可适应不同输入和输出电压范围的要求。
- 适用于直流和交流电源的转换。
4.2 应用领域：- 电力电子领域：如开关电源、逆变器、变频器等。
- 汽车电子：如电动汽车充电器、混合动力系统等。
- 太阳能和风能转换系统：用于电能的采集和储存。
- 医疗设备和通信系统。
5. 反激拓扑的进一步研究和发展反激拓扑作为一种基本的电路结构，目前已经发展出了多种变种和改进方案。
研究人员在提高效率、减少尺寸和重量、增加功能性等方面做出了许多努力。
特别是在高频应用和混合电源系统中的应用，反激拓扑的性能和可靠性仍然是研究的重点。
电源设计关键之dianxing拓扑结构
电源设计关键之拓扑结构世界各地有关降低电子系统能耗的各种倡议，正促使单相交流输入电源设计人员采用更先进的电源技术。
为了获得更高的功率级，这些倡议要求效率达到87% 及以上。
由于标准反激式（flyback）和双开关正激式等传统电源拓扑都不支持这些高效率级...要设计一个高效率的电源，就需要电源工程师牢牢掌握电源拓扑结构的扎实基本功。
基于此，为了使广大工程师对电源拓扑结构能有一个比较清晰的认识，电子发烧友网推出《电源设计关键之拓扑结构》系列文章，以飨读者。
敬请留意后续章节。
一、开关电源拓扑结构概述主回路—开关电源中，功率电流流经的通路。
主回路一般包含了开关电源中的开关器件、储能器件、脉冲变压器、滤波器、输出整流器、等所有功率器件，以及供电输入端和负载端。
开关电源（直流变换器）的类型很多，在研究开发或者维修电源系统时，全面了解开关电源主回路的各种基本类型，以及工作原理，具有极其重要的意义。
开关电源主回路可以分为隔离式与非隔离式两大类型。
1. 非隔离式电路的类型：非隔离——输入端与输出端电气相通，没有隔离。
1.1. 串联式结构串联——在主回路中开关器件（下图中所示的开关三极管T）与输入端、输出端、电感器L、负载RL四者成串联连接的关系。
开关管T交替工作于通/断两种状态，当开关管T导通时，输入端电源通过开关管T及电感器L对负载供电，并同时对电感器L充电，当开关管T关断时，电感器L中的反向电动势使续流二极管D自动导通，电感器L中储存的能量通过续流二极管D形成的回路，对负载R继续供电，从而保证了负载端获得连续的电流。
串联式结构，只能获得低于输入电压的输出电压，因此为降压式变换。
1.2. 并联式结构并联——在主回路中，相对于输入端而言，开关器件（下图中所示的开关三极管T）与输出端负载成并联连接的关系。
开关管T交替工作于通/断两种状态，当开关管T导通时，输入端电源通过开关管T对电感器L充电，同时续流二极管D关断，负载R靠电容器存储的电能供电；当开关管T关断时，续流二极管D导通，输入端电源电压与电感器L中的自感电动势正向叠加后，通过续流二极管D对负载R供电，并同时对电容器C充电。
反激电源的工作原理详解
反激电源的工作原理详解
反激电源（flyback power supply）是一种常见的开关电源拓扑结构，它通过磁性元件（变压器）储存能量并将其传递给负载。
以下是反激电源的工作原理的详细解释：
1. 输入电压：反激电源的输入电压通常是交流电源，通过整流电路将交流电转换为直流电。
2. 开关管：反激电源中有一个开关管（通常是MOSFET或BJT），它的作用是控制能量的传输和储存。
3. 控制电路：反激电源中有一个控制电路，它通过对开关管的控制来实现能量的传输和储存。
控制电路可以采用各种不同的方式，如PWM（脉宽调制）控制或变频控制。
4. 变压器：反激电源中的关键元件是变压器，它由一个或多个绕组组成。
输入绕组连接到开关管和输入电源，输出绕组连接到负载。
变压器通过磁耦合将能量从输入绕组传输到输出绕组。
5. 储能：当开关管导通时，输入绕组的电流开始增加，同时储存能量。
当开关管断开时，输入绕组的电流停止增加，并且能量通过变压器传递到输出绕组。
6. 整流和滤波：输出绕组的交流电压通过整流电路转换为直流电压，并通过滤波电路去除纹波。
这样就得到了稳定的直流电压，可以供给负载使用。
总结起来，反激电源的工作原理是通过控制开关管的导通和断开，使得能量在变压器中储存和传递，最终得到稳定的直流电压输出。
这种拓扑结构具有成本低、效率高的优点，因此在许多应用中得到广泛应用。
单极pfc反激拓扑原理
单极pfc反激拓扑原理单极PFC反激拓扑原理是一种有效地实现功率因数校正的电路拓扑结构，可用于交流电源中的直流输出电路。
这种拓扑结构利用开关管连接以及变压器缩小输入电压的效应，从而达到较高的功率效率和功率因数。
以下是单极PFC反激拓扑原理的步骤阐述：1.整体概述单极PFC反激拓扑原理采用一个开关管、电容和电感元件组成。
它的基本原理是通过改变输入电流和输出电压之间的相位，使得负载电导产生一个与输入电压同频但相位差为零或接近于零的电流，从而实现功率因数校正。
该拓扑结构可以在宽范围的输入电压和负载条件下实现高功率效率和高功率因数。
2.电路原理单极PFC反激拓扑原理的电路结构包含一个单极开关器、一个L-C滤波器、一个直流电容和一个负载电阻。
当开关管关断时，电容器C通过电感器L向负载提供能量。
当开关管开通时，负载电流通过L-C滤波器流回电容器C和电源，从而实现功率因数校正的目的。
3.电路特点单极PFC反激拓扑原理具有以下优点：（1）具有相对简单的电路结构。
（2）功率效率高，可达80%以上。
（3）功率因数可以达到接近1，满足国际标准，提高系统效率。
（4）适用于大约100瓦到500瓦功率的方案。
（5）具有输出电压稳定的特点，可以满足LED照明、家用电器等方面的应用需求。
总之，单极PFC反激拓扑原理是一种有效地实现交流电源输入电路直流输出的电路拓扑结构。
它采用L-C滤波器、直流电容和负载电阻组成，具有功率效率高、功率因数接近于1和输出电压稳定的特点。
因此，该电路结构可以被应用于LED照明、家用电器等各个领域的电源设计中。
全桥,半桥,推挽,正激,反激的优缺点比较及应用场合分析
全桥,半桥,推挽,正激,反激的优缺点比较及应用场合分析优缺点比较一、全桥式开关电源的优点和缺点1、全桥式变压器开关电源输出功率很大，工作效率很高全桥式变压器开关电源与推挽式变压器开关电源一样，由于两组开关器件轮流交替工作，相当于两个开关电源同时输出功率，其输出功率约等于单一开关电源输出功率的两倍。
因此，全桥式变压器开关电源输出功率很大，工作效率很高，经桥式整流或全波整流后，其输出电压的电压脉动系数Sv和电流脉动系数Si都很小，仅需要一个很小值的储能滤波电容或储能滤波电感，就可以得到一个电压纹波和电流纹波都很小的输出电压。
2、全桥式开关电源的优点是开关管的耐压值特别的低全桥式变压器开关电源最大的优点是，对4个开关器件的耐压要求比推挽式变压器开关电源对两个开关器件的耐压要求可以降低一半。
因为，全桥式变压器开关电源4个开关器件分成两组，工作时2个开关器件互相串联，关断时，每个开关器件所承受的电压，只有单个开关器件所承受电压的一半。
其最高耐压等于工作电压与反电动势之和的一半，这个结果正好是推挽式变压器开关电源两个开关器件耐压的一半。
3、全桥式变压器开关电源主要用于输入电压比较高的场合在输入电压很高的情况下，采用全桥式变压器开关电源，其输出功率要比推挽式变压器开关电源的输出功率大很多。
因此，一般电网电压为交流220伏供电的大功率开关电源大部分都是使用全桥式变压器开关电源。
而在输入电压较低的情况下，推挽式变压器开关电源的输出功率又要比全桥式变压器开关电源的输出功率大很多。
4、全桥式变压器开关电源的电源利用率比推挽式变压器开关电源的电源利用率低一些因为2组开关器件互相串联，两个开关器件接通时总的电压降要比单个开关器件接通时的电压降大一倍；但比半桥式变压器开关电源的电源利用率高很多。
因此，全桥式变压器开关电源也可以用于工作电源电压比较低的场合。
5、与半桥式开关电源一样，全桥式变压器开关电源的变压器初级线圈只需要一个绕组，这也是它的优点，这对小功率开关电源变压器的线圈绕制多少带来一些方便。
为什么要选择反激拓扑结构？
为什么要选择反激拓扑结构？
条件：Vin=25~125V，Vout=12.5，Iout=32
一、为什么选用反激拓扑?
许多书籍都有提到，反激拓扑适用于150W以下功率，但是具体的原因却很少分析，我尝试做些解释。
从三个方面分析：开关管、磁性器件、电容。
初级开关管(MOSFET)。
假设输入电压恒定为60V，情况同上。
从两个方面考虑反激、正激、半桥：选用mosfet的最大耐压和流过mosfet的最大电流有效值。
可见在理想状态下，三种拓扑的差别并没有体现在初级mosfet的导通损耗上(注意半桥使用了两个功率mosfet)，开关管的另一个损耗是开关损耗，公式的推导见EXEL文件。
假设开通关断有相同损耗，电感量无穷大，则计算公式如下：
反激：
正激：
半桥：
从公式可以看出，在只针对一个输入电压点优化的情况下，反激的开关损耗最大，正激和半桥没有区别，这是限制反激大功率运用的一个原因。
tips: 感谢大家的阅读，本文由我司收集整编。
仅供参阅！。
开关电源的拓扑
开关电源的拓扑
开关电源的拓扑主要有以下几种：
1. 单端正激式（Buck）拓扑：投入电压大于输出电压时，将电源输入关断，输出电容释放能量给负载；
2. 升压式（Boost）拓扑：投入电压小于输出电压时，通过开关周期性充放电操作，将输出电压升高；
3. 反激式（Flyback）拓扑：通过磁共振，利用辅助绕组将输入电能转移到输出端，适用于输出电压变化较大的场景；
4. 无互感式（Push-Pull）拓扑：利用两个互补的开关管周期性地切换，通过变压器将输入电能传递到负载端；
5. 电桥式（Full-Bridge）拓扑：利用四个开关管，通过变压器传递电能，具有较高的输出功率能力。
不同的拓扑结构适用于不同的应用场景，可以根据需要选择最合适的拓扑。
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交流电源选择反激拓扑的几个理由
离线电源是最常见的电源之一，也称为交流电源。
随着旨在集成典型家用功能的产品数量的增加，对所需输出能力小于1 瓦的低功率离线转换器的需求也越来越大。
对于这些应用程序，最重要的设计方面是效率、集成和低成本。
在决定拓扑结构时，反激通常是任何低功耗离线转换器的首选。
但是，如果不需要隔离，这可能不是最好的方法。
假设终端设备是一个智能灯开关，用户可以通过智能手机的应用程序进行控制。
在这种情况下，用户在操作过程中不会接触到暴露的电压，因此不需要隔离。
对于离线电源来说，反激拓扑是一个合理的解决方案，因为它的物料清单（BOM）计数较低，只有少数功率级元件，并且变压器的设计可以处理较宽的输入电压范围。
但是，如果设计的终端应用不需要隔离呢？如果是这样的话，考虑到输入是离线的，设计师可能仍然会想要使用反激。
带集成场效应晶体管（FET）和初级侧调节的控制器会产生小的反激解决方案。
图1 显示了使用带初级侧调节的UCC28910 反激开关的非隔离反激的示例示意图。
虽然这是一个可行的选择，但与具有较低BOM 计数的反激相比，离线倒置降压拓扑将具有更高的效率。
在这篇电源管理设计小贴士中，我将探讨用于低功耗AC/DC转换的倒置降压。
图1 这种使用UCC28910 反激开关的非隔离反激设计可将AC 转换为DC，
但离线倒置拓扑可以更有效地完成此项工作。
图2 显示了倒置降压的功率级。
像反激一样，它有两个开关元件，一个磁性元件（单电源电感器而不是变压器）和两个电容器。
顾名思义，倒置降压拓扑类似于降压转换器。
开关在输入电压和接地之间产生一个开关波形，然后由电感电容网络滤除。
区别在于输出电压被调节为低于输入电压的电位。
即使输出“浮动”在输入电压以下，它仍然可以正常为下游电子器件供电。
图2 倒置降压功率级的简化示意图。
将场效应晶体管放在低侧意味着它可以直接从反激控制器驱动。
图3 显示了一个使用UCC28910 反激开关的倒置降压。
一对一耦合电感器作为磁开关元件。
一次绕组作为功率级电感器。
二次绕组向控制器提供定时和输出电压调节信息，并为控制器的局部偏置电源（VDD）电容器充电。
图3 一个使用UCC28910 反激开关的倒置降压设计示例。
反激拓扑的一个缺点是能量通过变压器传递的方式。
这种拓扑在场效应管的接通时间内将能量存储在气隙中，并在场效应管的断开时间内将其传输到次级。
实际的变压器在初级侧会有一些漏感。
当能量转移到次级侧时，剩余的能量储存在漏感中。
这种能量是不可用的，且需要使用齐纳二极管或电阻电容网络进行耗散。
在降压拓扑中，漏能通过二极管D7 在场效应管断开期间传递到输出端。
这样可以减少组件数量并提高效率。
另一个区别是每个磁性元件的设计和传导损耗。
因为一个倒置降压只有一个绕组来传输功率，所以所有的功率传输电流都通过它，这就提供了良好的铜利用率。
反激则不具有那么好的铜利用率。
当场效应管接通时，电流通过一次绕组而不是二次绕组。
当场效应管断开时，电流通过二次绕组而不是一次绕组。
因此，更多的能量储存在变压器中，并且在反激设计中利用更多的铜来提供相同的输出功
率。
图4 比较了具有相同输入和输出规格的降压电感器和反激变压器的一次和二次绕组的电流波形。
降压电感器波形在左侧的单个蓝色框中，反激的一次绕组和二次绕组在右侧的两个红色框中。
对于每个波形，传导损耗计算为均方根电流平方乘以绕组电阻。
因为降压只有一个绕组，所以磁场中的总传导损耗就是一个绕组的损耗。
然而，反激的总传导损耗是一次绕组和二次绕组损耗之和。
此外，反激中磁场的物理尺寸将比在类似功率水平下的倒置降压设计更大。
任一组件的储能等于½L ×IPK2。
对于图4 所示的波形，我计算出倒置降压只需要存储反激所需存储的四分之一的功率，因此，与同等功率的反激设计相比，倒置降压设计的占地面积要小得多。
图4 降压和反激拓扑中电流波形的比较
当不需要隔离时，反激拓扑并不总是低功耗离线应用的最佳解决方案。
倒置降压可以提供更高的效率和更低的BOM 成本，因为您可以使用一个可能更小的变
压器/ 电感器。
对于电力电子器件设计人员来说，重要的是要考虑所有可能的拓扑解决方案，以确定最适合给定规格的拓扑。