单端双管正激的驱动变压器绕法分析
【我是工程师】单端正激双管式开关电源设计之变压器设计
【我是工程师】单端正激双管式开关电源设计之变压器设计（cjhk完成于江苏泰州）最近电源网举行我是工程师这个活动，看到礼品这么丰富，我也忍不住想凑个热闹，准备把以前自己动手设计的一款电源贴出来和大家共享，其中借鉴了一些资料，难免会有一些差错，希望大家能及时指证。
因为有两个月左右的时间，所以我自己的规划是：首先分析单端正激式变换器拓扑结构，接着根据我自己的项目分析单端正激式电路的高频变压器设计方法，再其次是分析使用到的电源管理芯片的特性及功能，同时分析功率MOS的选择与计算功率损耗，最后是各功能电路的分析并贴出原理图。
整个项目大概的时长差不多1个半月。
主要是工作比较忙，只能抽晚上的时间来和大家分享，很多地方分析的会不到位，计算的公式以及原理什么的都只是自己的理解，会有错误，望大家及时指正。
单端正激式开关电源，一般适用与200W以下的开关电源（至于为什么是200W，我没有真正去验证过，找了好些资料，都是这么说的，希望有高手能解释一下为什么不能超过200W）。
我以前见过1200W的单端正激式开关电源，功率模块用的是IGBT，不过效率不高。
常见的单端拓扑结构，通常都是带有去磁绕组。
去磁绕组的圈数和初级绕组的圈数相同，主要目的是为了防止变压器磁饱和。
理想的正激拓扑结构的高频变压器磁芯是不需要有去磁绕组的，因为初级获得的能量都会完全传递到次级。
但是实际的情况是因为磁芯工作的区间的第一象限，每次初级获得能量在传递到次级时，磁芯都会有一些能量的残留，当残留的能量不断累加到达磁芯饱和的阙值点时，变压器发生磁饱和（磁通量为零，电流无穷大，至此变压器就会烧毁）。
为了防止变压器磁饱和，需要加入去磁绕组（也称复位绕组）。
去磁绕组的方向和初级绕组的方向正好相反，每次初级将能量传递到次级时，残余的能量和去磁绕组中的能量方向相反，正好抵消。
至于去磁绕组和初级绕组是如何绕制的，查了几本书，都说是紧密绕制。
在《变压器与电感器设计》（龚绍文翻译）这本书中写道是双线并绕，我想了很长时间没有搞懂。
开关电源：单管自激,反激,推挽,半桥,全桥
图 2.4 单端正激式开关电源
单端反激式开关电源 反激式变压器开关电源，是指当变压器的初级线圈正好被直流电压激励 时，变压器的次级线圈没有向负载提供功率输出，而仅在变压器初级线圈的 激励电压被关断后才向负载提供功率输出，这种变压器开关电源称为反激式 开关电源。反激式开关电源是在反极性（Buck—Boost）变换器的基础上演 变而来的，它具有以下优点： 比正激式开关电源少用一个大储能滤波电感及一个续流二极管，因此，体积 比正激式开关电源的要小，且成本也要低。
C18 Q5 C1815 22u50V
+
D17 R21 1N4148 12k
R27 1.5k
HW.79 94V-0
S-100N-R5
2000-11-21
+
C17 1u50V
MW
S-100-24 IN 110VAC 1.9A IN 220VAC 0.8A OUT 24VDC 4.5A
TL494 管脚功能及参数
+
R3 100R 2W 102 1kV FMX 1
C2
+V +V
1k 2W
C1 +
SCK054
TF-096
C3
D3S B-60 -0.5
N C10 4.7u50V T2 D7 R6 T028 15R
3A250V R13 580k 1/2W RT C6 220u 200V 470u 35V x5
开关电源：单管自激，反激，推挽，半桥，全桥
单端正激式开关电源 正激式变压器开关电源，是指当变压器的初级线圈正被直流电压激励 时，变压器的次级线圈正好有功率输出。它是在 BUCK 电路的开关管 Q 与续 流二极管 D 之间加入单端变压隔离器而得到的。它具有以下优点： 1) 正激变换器利用高频变压器的一次侧、二次侧绕组隔离的特点，可以方 便的实现交流电网和直流输出之间的隔离。 2) 正激变换器电路简单，成本很低，能方便的实现多路输出。 3) 正激变换器只有一个开关管，只需一组驱动脉冲；其对控制电路的要求 比双端变换器低。
双管正激电源，这些问题点不容忽视！
双管正激电源，这些问题点不容忽视！希望可以帮到更多的电源工程师，少走弯路，由于工作很忙，回复会滞后，我会抽时间回复大家提出的问题，只要能帮到各位，就是对我最大的安慰。
Zhangyanhong：第一次做单管正激，请教下电源老化一段时间后DS波形怎么会变这样子呢？楼主：MOS关断后，电压上升，达到一定的电压值（最大限幅值被母线电压限制），然后应该是比较圆滑的波形，溜肩膀（溜肩膀根据负载的轻重波形会有差异，它自己会找一个合适的复位点下来）后，下来。
你这个波形基本是正确的，只是在MOS管关断后，在达到最高电压的时候有震荡，去查查复位这块。
qq10860616：当年我用双管正激做过一款500W的电源。
低压大电流的。
选这个结构是因为这种结构有个先天性优势就是，永远不会像半桥全桥那样出现上下管同态导通就炸机的风险。
本人认为，如果是一些需要可靠性很高的电源，我觉得双管正激非常不错。
选这个拓扑来做，也是想试试我没有做的拓扑。
另外就是，所有的电源结构的MOS波形，我最喜欢看的就是正激的那个带着馒头一样波形。
我来听听楼主对正激结构的一些宝贵经验。
学习学习！楼主：你说的很对，双管正激最大的特点就是不会“炸鸡”，我一般100W-500W都用双管正激拓扑，而不用推挽半桥这类的，当然他们也有他们的特殊场合以及用途（LLC拓扑暂且不再本帖子内涉及）。
先上双管正激拓扑示意图：今天抽点时间，讲一个正激电感和变压器的设计，这是正激拓扑电路里的“心脏”。
说明：此部分只是个例子，只为说明计算步骤等等，这个例子也不是双管正激的例子。
大家不要在纠结最大占空比为啥0.6了正激变压器的设计，需要注意一点，需要计算最低输入和最高输入两次。
Gongchangsheng：你好，楼主，有几个问题想请教一下：1.第一张图上，因为放电电流等于充电电流，所以可以得到，Vo=Vs * D，对于这里我根据你说的来推导得出的是Vo=Vs *【D/（1-D）】，请问楼主我错在哪里了？我想不明白。
双mos管正激隔离驱动电路
双mos管正激隔离驱动电路双MOS管正激隔离驱动电路是一种常用的隔离型电源拓扑，它采用两个MOSFET作为开关器件，通常用于高效率、高功率密度的应用中。
这种电路的工作原理是通过第一个MOSFET（称为高侧MOSFET）来控制输入电压与输出电压之间的隔离，而第二个MOSFET（称为低侧MOSFET）则用来控制负载的供电。
以下是一个基本的双MOS管正激隔离驱动电路的原理描述：1. 输入侧（高侧）：输入电压通过一个整流器（如二极管）后，为高侧MOSFET提供驱动电压。
高侧MOSFET的栅极由一个驱动电路控制，该驱动电路可以产生足够快的开关信号，以控制MOSFET的导通和截止。
2. 隔离变压器：隔离变压器的高压侧连接到高侧MOSFET的源极，低压侧则连接到低侧MOSFET的栅极。
变压器的作用是实现输入与输出之间的电气隔离，同时提升或降低输出电压，以适应不同的负载需求。
3. 输出侧（低侧）：低侧MOSFET的源极连接到负载，而栅极则由隔离变压器的次级绕组提供驱动信号。
当高侧MOSFET导通时，隔离变压器的初级绕组与次级绕组之间的磁链增加，从而在次级绕组中产生电动势，驱动低侧MOSFET导通，为负载供电。
当高侧MOSFET截止时，低侧MOSFET也会随之截止，切断负载的供电。
4. 驱动电路：驱动电路通常包括脉冲宽度调制（PWM）控制器，它根据负载需求生成高侧和低侧MOSFET的开关信号。
驱动电路需要提供足够的电流来快速充放电MOSFET的栅极电容，以确保开关动作的快速完成。
5. 钳位电路：为保护MOSFET不受到输入电压或负载电压的过高影响，通常会设计钳位电路，以限制MOSFET的源漏电压。
这种电路的优点包括高效率、低电磁干扰（EMI）、良好的隔离性能等。
然而，设计时需要注意的问题包括MOSFET的选择、驱动电路的设计、变压器的设计、开关频率的选择、EMI的抑制等。
为了确保电路的稳定性和可靠性，还需要考虑电路的温升控制、过流保护、过压保护等保护措施。
单端反激式变换器变压器工作状态分析
单端反激式变换器变压器工作状态分析单极性开关电源变换器即激励是一个单向方波脉冲电压,单端正激式和单端反激式变换器既属此类。
开关变压器工作时磁心中磁通沿着交流磁滞回线的第一象限部分上下移动,变压器磁心受单方向励磁,磁感应强度从最大值Bm 到剩磁Br 之间变化,。
图1 单极性励磁单端反激式开关电源一般有两种工作方式:1) “完全能量转换(电感电流不连续) 方式”: 在储能周期ton中,变压器储存的所有能量在反激周期toff中都转换到输出端。
2) “不完全能量转换(电感电流连续) 方式”: 储存在变压器中的一部分能量在ton末保留到下一个ton周期的开始。
1 能量的转换过程T 导通期间,进行电能的储存,由等效电路可知 D 处于截止,此时可以把变压器看作一个电感,。
在此期间IL = IP ,原边电流IP 的变化由dip/ dt = Us/ Lp 决定, IP 线性增加,磁感应强度将从Br增加到工作峰值Bw 。
在图3 中当T 关断,初级电流必定为零,D 导通,感应电流将出现在副边,通过负载续流,进行能量释放。
工作于完全能量转换方式时,toff总是大于ton ,因此在反激期间,磁感应强度将从Bw 下降到Br ,副边电流将以一定速率衰减,此速率由副边电压和副边电感决定,即:dis/ dt = U’S/ LS采用不完全能量传递方式,由于出现了直流分量,为避免磁心饱和需加气隙,见图4 。
气隙的加入,使磁化曲线向H 轴倾斜,磁滞回线与B 轴包围的面积增加,从而使变压器传递的能量增加。
在传递一定能量的要求下,可以把△B 的取值设计的小一些,以减少磁滞损耗,利于提高工作频率,进一步减小原副边中的纹电流。
2 磁心参数与气隙的作用气隙的加入可使磁滞回线向H 轴倾斜,其斜率随着气隙的大小而变化,但有无气隙并不影响饱和磁感应强度的大小。
单端正激式激励变压器的分析(1)
单端正激式激励变压器的分析（1）
在开关电源中，电路十分重要，特别是选用MOSFET为主开关管时更为重要，电路有时选用单规则激式电路来鼓舞主开关管，电路中应用了鼓舞变压器，完结电压脉冲转换和隔绝。
该鼓舞变压器规划与一般脉冲变压器类同，可是，由于开关电源的频率较高，脉冲空隙时间很短，占空比通常会抵达50%，而且，要求在下一个脉冲到来之前变压器磁情况有必要复位，为了完结在脉冲间隔时间内抵达磁复位，变压器的纯磁化电感不能大，并选用了回授绕组NP2和箝位二极管
D1，有效地约束了反冲幅值，保护场效应管V1不致被反冲电压击穿，在确保V1不被损坏的前提下才有或许改动磁化电感和R1值来完结变压器的磁复位。
反冲特性和磁复位的分析
反冲特性和磁复位是变压器磁心中贮存的磁场能量和等效
电容中贮存的电场能量泄放的瞬变进程。
在脉冲初步下降瞬间，脉冲源与负载相继断开，此时贮存在励磁电感和电容中的能量初步泄放，电容C经R1′L△放电，当电容器上贮存的电能全部放完时，则电压脉冲降到零，放完电所需的时间就是所谓的后沿时间。
电路中由于电感的存
在，电流并不因此中止，电容被反充电，构成所谓的反冲电压;电路分析标明，这种瞬变进程的特性完全取决于并联回路的参量，一般会出现三种情况：即欠阻尼振荡，临界阻尼振荡和过阻尼振荡。
正激、反激、双管反激、推挽开关电路小结
开关电源电路学习小结1.正激（Forward）电路正激电路的原理图如图1所示：图1、单管正激电路1.1电路原理图说明单管正极电路由输入Uin、滤波电容C1、C2、C3，变压器Trans、开关管VT1、二极管VD1、电感L1组成。
其中变压器中的N1、N2、N3三个线圈是绕在同一个铁芯上的，N1、N2的绕线方向一致，N3的绕线方向与前两者相反。
1.2电路工作原理说明开关管VT1以一定的频率通断，从而实现电压输出。
当VT1吸合时，输入电压Uin被加在变压器线圈N1的两边，同时通过变压器的传输作用，变压器线圈N2两边产生上正下负的电压，VD1正向导通。
Uin的能量通过变压器Tran传输到负载。
由于N3的绕线方向与N1的相反，VT1导通时，N3的电压极性为上负下正。
当VT1关断时，N1中的电流突然变为0，但铁芯中的磁场不可能突变，N1产生反电动势，方向上负下正；N3则产生上正下负的反向电动势，多出的能量将被回馈到Uin。
通过上述内容可以看到W3的作用，就是为了能使磁场连续而留出的电流通路，采用这种接线方式后，VT1断开器件，磁场的磁能被转换为电能送回电源。
如果没有N3，那么VT1关断瞬间要事磁场保持连续，唯有两个电流通路：一是击穿开关；二是N2电流倒流使二极管反向击穿。
击穿开关或二极管，都需要很高电压，使击穿后电流以较高的变化率下降到零；而很高的电流变化率（磁通变化率）自然会产生很高的感生电动势来形成击穿电压。
由此可见，如果没有N3，则电感反向时的磁能将无法回收到电源；并且还会击穿开关和二极管。
1.3小结1)正激电路使用变压器作为通道进行能量传输；2)正激电路中，开关管导通时，能量传输到变压器副边，同时存储在电感中；开关管关断时，将由副边回路中的电感续流带载；3)正激电路的副边向负载提供功率输出，并且输出电压的幅度基本是稳定的。
正激输出电压的瞬态特性相对较好；4)为了吸收线圈在开关管关断时时的反电动势，需要在变压器中增加一个反电动势吸收绕组，因此正激电路的变压器要比反激电路的体积大；5)由于正激电路控制开关的占空比都取0.5左右，而反激电路的占空比都较小，所以正激电路的反激电动势更高。
深度解析开关电源“正激”与“反激”的工作原理与区别
深度解析开关电源“正激”与“反激”的工作原理与区别
反激式：反激式开关电源是指使用反激高频变压器隔离输入输出回路的开关电源。
“反激”指的是在开关管接通的情况下，当输入为高电平时输出线路中串联的电感为放电状态；相反，在开关管断开的情况下，当输入为高电平时输出线路中的串联的电感为充电状态。
工作原理：变压器的一次和二次绕组的极性相反，这大概也是Flyback名字的由来： a.当开关管导通时，变压器原边电感电流开始上升，此时由于次级同名端的关系，输出二极管截止，变压器储存能量，负载由输出电容提供能量。
b.当开关管截止时，变压器原边电感感应电压反向，此时输出二极管导通，变压器中的能量经由输出二极管向负载供电，同时对电容充电，补充刚刚损失的能量。
反激电路的演变：可以看作是隔离的Buck/Boost 电路:
在反激电路中，输出变压器T除了实现电隔离和电压匹配之外，还有储存能量的作用，前者是变压器的属性，后者是电感的属性，因此有人称其为电感变压器，有时我也叫他异步电感。
正激电源
正激式变压器开关电源输出电压的瞬态控制特性和输出电压负载特性，相对来说比较好，因此，工作比较稳定，输出电压不容易产生抖动，在一些对输出电压参数要求比较高的场合，经常使用。
所谓正激式变压器开关电源，是指当变压器的初级线圈正在被直流电压激励时，变压器的次级线圈正好有功率输出。
单端正激式：。
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单端双管正激的驱动变压器绕法分析
很多工程师都认为常用的变压器绕法就那么两种，普通的叠层绕法与三明治绕法，没有什么可讨论的。
其实不然，从这两种变压器基本绕法衍生出来许多的绕法，对电路的影响各不一样。
这一帖里面我们专门来讨论驱动变压器驱动变压器的绕法，争取尽量的深入点，还请网友们多给点意见。
一般的书上对驱动变压器都是很少介绍，算法与绕制工艺都是简单一笔带过。
但是驱动变压器的设计是电源中非常重要的一环，如果设计不好甚至会决定整个项目的成败。
驱动变压器的计算可以按照正激的方式，这里我们不作讨论，重点来说说绕制技术。
驱动变压器主要作用是隔离驱动，将波形传递给需要浮地驱动的几路MOSFET，如果绕制工艺设计不好，会导致波形严重失真，造成很大的干扰，影响效率与EMC。
下面我以单端单端双管正激的驱动变压器为例，来试着分析各种绕法的优缺点。
下面来看第一种绕法
这个是普通的次级夹初级绕法，大家看看有哪些优缺点?
从图中可以看到，普通的夹层绕法就是两次夹一原
优点：变压器的绕制工艺简单，绕组的用铜量少，成本低廉，可用于中小功率场合缺点：当用于传输的波形频率较高时，特别是大功率电源大功率电源的驱动时，容易产生失真，上升沿与下降沿时间变长，且有明显的振荡。
有网友提出了双线并绕，其实双线并绕也有几种绕法，先看第一种：次级包初级
绕法二：初级包次级
绕法三：三明治绕法的初级包次级。