開關電源的輸出是直流輸入電壓、占空比和負載的函數。在開關電源設計中，反饋系統的設計目標是無論輸入電壓、占空比和負載如何變化，輸出電壓總在特定的范圍內，并具有良好的動態響應性能。

　　電流模式的開關電源有連續電流模式(CCM)和不連續電流模式(DCM)兩種工作模式。連續電流模式由于有右半平面零點的作用，反饋環在負載電流增加時輸出電壓有下降趨勢，經若干周期后最終校正輸出電壓，可能造成系統不穩定。因此在設計反饋環時要特別注意避開右半平面零點頻率。

　　當反激式開關電源工作在連續電流模式時，在最低輸入電壓和最重負載的工況下右半平面零點的頻率最低，并且當輸入電壓升高時，傳遞函數的增益變化不明顯。當由于輸入電壓增加或負載減小，開關電源從連續模式進入到不連續模式時，右半平面零點消失從而使得系統穩定。因此，在低輸入電壓和重輸出負載的情況下，設計反饋環路補償使得整個系統的傳遞函數留有足夠的相位裕量和增益裕量，則開關電源無論在何種模式下都能穩定工作。

　　1 反激式開關電源典型設計

　　圖1是為變頻器設計的反激式開關電源的典型電路，主要包括交流輸入整流電路，反激式開關電源功率級電路(有PWM控制器、MOS管、變壓器及整流二極管組成)，RCD緩沖電路和反饋網絡。其中PWM控制芯片采用UC2844。UC2844是電流模式控制器，芯片內部具有可微調的振蕩器(能進行精確的占空比控制)、溫度補償的參考基準、高增益誤差放大器、電流取樣比較器。

　　開關電源設計輸入參數如下：三相380V工業交流電經過整流作為開關電源的輸入電壓Udc，按最低直流輸入電壓Udcmin為250V進行設計;開關電源工作頻率f為60kHz，輸出功率Po為60W。

　　當系統工作在最低輸入電壓、負載最重、最大占空比的工作情況下，設計開關電源工作在連續電流模式(CCM)，紋波系數為0.4。設計的開關電源參數如下：

　　變壓器的原邊電感Lp=4.2mH，原邊匝數Np=138;5V為反饋輸出端，U5V=5V，負載R5=5Ω，匝數N5V=4，濾波電容為2個2200μF/16V電容并聯，電容的等效串聯電阻Resr=34mΩ;24V輸出的負載R24=24Ω，匝數N24V=17;15V輸出的負載R15=15Ω，匝數N15V=1l;一1 5V輸出的負載R-15V=15Ω，匝數N-15V=11。

　　2 功率級電路的傳遞函數

　　電流模式控制器控制框圖包含兩個反饋環，外部電壓環反饋電壓信息，內部電流環反饋電流信息(如圖2所示)。電流環的輸入是控制電壓UC和電感電流采樣值US的差值，電流環的輸出是占空比D。當US小于UC時，PWM調制器(Fm)輸出高電平，功率開關開通，當US大于UC，PWM調制器輸出低電平，功率開關關斷。通過具有固定頻率時鐘信號的RS觸發器，下一個周期自動置位。通過這種方式，電感峰值電流被控制電壓精確控制。

　　控制框圖中Gvd(s)是功率級電路占空比控制端到輸出電壓的傳遞函數，Gid(S)為占空比控制端到電感電流的傳遞函數，Fm(s)為PWM調制器的增益函數，He(s)為電流模式控制的開環采樣增益，Rs為電流采樣電阻，Uref為基準參考電壓。

　　基于文獻建立的反激式開關電源的交流小信號數學模型和Vorperian建立的簡化平均PWM開關模型以及Ridley Engirleering建立的電流模式的數學模型，建立反激式開關電源的等效電路模型，進而可以求得各環節的傳遞函數。

　　Gvd(s)和Gid(s)都具有雙極點，但當電流環增益足夠大，它們的雙極點可以抵消，從而可以得到如下近似的具有單極點的傳遞函數：

　　其中：UI為直流輸入電壓，Uo為輸出電壓，RL為等效負載電阻，RS為電流采樣電阻，n=Ns/Np為變壓器的匝數比。

　　零極點計算如下：

　　其中D為占空比，Lp為初級電感，RL為負載電阻，C為輸出電容，Resr為輸出電容等效串聯電阻。

　　由(1)式可以求得圖1所示開關電源從控制到輸出的傳遞函數：

　　其中對于多路輸出的負載RL，是指控制輸出端的等效負載。按照文獻提供的思路，將其他各路輸出都“映射”到5V反饋輸出，從而

　　右半平面零點頻率frz=ωrz/2π=12kHz，電容等效串聯電阻ESR零點頻率fz=ωz/2π=2.2kHz，負載極點頻率fp=ωp/2π=125kHz。

　　反激式變換器

　　反激式變換器是由 Buck-Boost 變換器推演而來，將電感變換一個隔離變壓器，就可以得到下圖的反激式變換器。

　　反激的重要波形

　　當開關管開通，電感的電流上升，可以看出，它的電流圖形和 BUCK-BOOSK的圖形是非常相似的，它的區別就是一個原副邊的匝數比，這里也可以看做變壓器就是一個電感的作用。

　　單端反激式開關電源

　　單端反激式開關電源如圖所示，電路中所謂的單端是指高頻變化器的磁芯僅工作在磁滯回線的一側。所謂的反激，是指開關管導通時，高頻變壓器T初級繞組的感應電壓為上正下負，整流二極管D1處于截止狀態，再初級繞組中存儲能量。當開關管截止時，變壓器T初級繞組中存儲的能量，通過次級繞組激VD1整流和電容C濾波后向負載輸出。

　　單端反激式開關電源是一種成本最低的電源電路，輸出功率為20-100W，可以同時輸出不同的電壓，且有較好的電壓調整率。唯一的缺點是輸出的紋波電壓較大，外特性差，適用于相對固定的負載。

　　單端反激式開關電源使用的開關管VT1承受的最大反向電壓是電路工作電壓值的兩倍，工作頻率在20-200kHz之間。

　　原理解析

　　EMI電路(瞬態濾波電路)

　　市電接入PC開關電源后，首先進入的就是瞬態濾波電路。

　　所謂的 EMI 就是電磁干擾，通常采用共模濾波器，其中包括共模電容，不平衡變壓器或者共模電感。共模電容將兩個輸入線的共摸電流旁路到大地，共摸電感呈現一個平衡阻抗，也就是說，電源線和地線中阻抗相等，這個阻抗對共模噪聲呈現阻抗特性。

　　共模濾波器的作用是消除開關電源特有的"開關干擾"，以保證設備自身和電網中的其他設備免除干擾。

　　F1 : 保險管，電流過大時，保護電路。

　　R1 R2 : 放電電阻，給這部分濾波放電，使用多個電阻是為了分散承受放電的功率。

　　C11 : X電容，對差模干擾起濾波作用，也就是輸入的兩端。

　　L1 : 共模電感，衰減共模電流。

　　整流濾波電路

　　交流電，經過整流橋整流后，經過C2濾波后得到較為純凈的直流電壓。若C2容量變小，輸出的交流紋波將增大。

　　NTC 熱敏電阻：在電路的輸入端串聯一個負溫度系數的熱敏電阻增加線路的阻抗，這樣可以有效的抑制開機時產生的浪涌電壓形成的浪涌電流。

　　當電路進入穩態工作時，由于線路中持續工作電流引發 NTC 發熱，使得電阻器的電阻值變得很小，對線路造成的影響可以完全忽略。

　　芯片啟動電路

　　CR6842具有2中啟動方式：

　　(1) 傳統啟動方式：使用VDD作啟動引腳時，芯片支持整流前啟動與整流濾波后啟動，啟動電路如下。

　　(2) 具有OCP補償功能的啟動方式：使用3腳VIN作為啟動引腳時芯片具有OCP補償功能，但僅支持從整流濾波后啟動的方式。

　　左側，當系統的輸入電壓發送變化時，通過啟動電阻流經Vin端的電流也會發生變化，芯片通過檢測該端口變化值來自動實現補償，使系統達到恒定功率輸出的目的。

　　右側，當電源上電開機時，通過啟動電阻R11給 VDD端的電容C1 充電，直到VDD端口電壓達到芯片的啟動電壓 Vth(ON) (典型值 16.5V)時，芯片才被激活并且驅動整個電源系統正常工作。

　　開關ON通路與電流檢測(限流保護)

　　單端反激式開關電源的應用場景主要包括以下幾個方面：

　　通訊設備：在通訊設備中，如路由器、交換機、無線基站等，需要穩定的電源供電，同時對體積和效率要求較高。自激型單端反激開關電源可以滿足這些要求。

　　工業自動化設備：在工業自動化領域，如PLC(可編程控制器)、傳感器、工業計算機等設備，通常需要高效、可靠的電源供電。單端反激式開關電源能夠滿足這些設備的電源需求。

　　家用電器：在家用電器中，如電視機、音響、電腦顯示器、充電器等，需要穩定的直流電源來工作。單端反激式開關電源能夠提供高效、穩定的電源轉換，保證設備的正常運行。

　　LED照明：在LED照明領域，單端反激式開關電源為大型戶外LED顯示屏和商業照明系統提供動力，確保均勻的亮度和準確的顏色。

　　汽車電子：在汽車電子領域，單端反激式開關電源也得到了廣泛應用，如汽車音響、汽車儀表盤等。

　　總之，單端反激式開關電源具有廣泛的應用場景，尤其在需要高效、穩定、可靠的電源供電的領域中表現出色。隨著技術的不斷發展和進步，單端反激式開關電源的性能將得到進一步提升，為更多的電子設備和系統提供更加可靠、高效的電源解決方案。