在分析Flyback電路之前，我覺(jué)得有必要把變壓器模型做一個(gè)總結(jié)，因?yàn)槲覀儗?duì)變壓器的分析其實(shí)是在一定的模型上面進(jìn)行分析的。這里闡述我的一個(gè)觀點(diǎn)，如果說(shuō)實(shí)際測(cè)試和實(shí)驗(yàn)是非常重要的話，對(duì)分析對(duì)象有一個(gè)清晰的模型概念對(duì)電子工程師來(lái)說(shuō)是非常必要的，建立的模型的目的完全是為了可以簡(jiǎn)化問(wèn)題。

功率變壓器模型

在分析Flyback電路之前，我覺(jué)得有必要把變壓器模型做一個(gè)總結(jié)，因?yàn)槲覀儗?duì)變壓器的分析其實(shí)是在一定的模型上面進(jìn)行分析的。這里闡述我的一個(gè)觀點(diǎn)，如果說(shuō)實(shí)際測(cè)試和實(shí)驗(yàn)是非常重要的話，對(duì)分析對(duì)象有一個(gè)清晰的模型概念對(duì)電子工程師來(lái)說(shuō)是非常必要的，建立的模型的目的完全是為了可以簡(jiǎn)化問(wèn)題。當(dāng)然建立了模型進(jìn)行分析，可能和實(shí)際的測(cè)試結(jié)果有出入，每一個(gè)對(duì)象的實(shí)際總有偏差，但大規(guī)模生產(chǎn)有個(gè)前提就是需要控制對(duì)象的參數(shù)分布在一定范圍內(nèi)。

功率變壓器在電源中起著能量變換和能量傳送的作用（聯(lián)接信號(hào)源與負(fù)載的中介）。一般的變壓器模型是一個(gè)雙端口網(wǎng)絡(luò)，在大部分仿真軟件中的模型如下：

不過(guò)因?yàn)殡p端口模型不利于我們的分析，我們一般不直接使用這種模型。（當(dāng)然軟件中大部分都是這么分析）這種模型忽略了漏磁電感和激磁電抗，需要進(jìn)行改進(jìn)才能得出比較精確的結(jié)果。

我們也可以將變壓器與負(fù)載分開(kāi)（獨(dú)立的器件）,變壓器則等效成為附加一定電抗的電感器,次邊電磁參數(shù)以一定變換歸一化到原邊進(jìn)行處理,可看成一個(gè)單口網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行等效,從而使模型得以簡(jiǎn)化。最簡(jiǎn)單的模型如下：

圖中各個(gè)參數(shù)為：

C：端口分布電容

Rc：線圈交流電阻

Rm：磁心損耗電阻

Ls：線圈漏感

Lm：磁心磁化電感

RLrsquo：負(fù)載折合到原邊的等效電阻

主要缺點(diǎn)有兩個(gè)：

1）I.c=I.m+I.lm+I.l,變壓器的銅損（線圈電阻損耗）與鐵損（磁芯損耗）是相關(guān)的，很難成為獨(dú)立的兩個(gè)參量。

2）當(dāng)開(kāi)關(guān)通斷的頻率比較高時(shí)，不同繞組間的電容效應(yīng)已較為明顯,次邊繞組的銅損折合至原邊的等效阻抗已經(jīng)能夠明顯的影響變壓器的響應(yīng)。

如果各位對(duì)上面的模型不太清楚，以下這張圖能夠比較清晰的反應(yīng)變壓器線圈的分布參數(shù)：

我們可以建立了一個(gè)繞組的模型，端口電容也可以認(rèn)為是繞組的分布電容（匝間電容和層間電容），分布電容經(jīng)過(guò)疊加折算得：繞組的等效并聯(lián)電容Cprime=Ci/(N-1)(N1)Phim為主磁通（產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)）對(duì)應(yīng)磁芯磁化電感Lm，Phic為漏磁通對(duì)應(yīng)線圈漏感

第一個(gè)改進(jìn)型模型：

Cp：端口并聯(lián)等效分布電容（初級(jí)線圈）

Rp：端口并聯(lián)等效介質(zhì)損耗電阻（次級(jí)線圈）

Cs：初級(jí)和次級(jí)繞組間等效耦合電容

Rs：初級(jí)和次級(jí)繞組間等效介質(zhì)漏

Ls：線圈漏電感，分為L(zhǎng)se和Lsm

Lm：勵(lì)磁電感,分為L(zhǎng)ma和Lml

Rm：磁心損耗等效電阻

Rcp：原邊繞組的等效電阻

Rce：次邊繞組的等效電阻

RL：折算到原邊的負(fù)載等效電阻

模型主要特點(diǎn)：

流過(guò)Rce的電流I.Rce,流過(guò)Rcp的電流I.Rcp,流過(guò)Rm的電流I.Rm相互獨(dú)立,模型使源邊副邊的銅損與磁芯損耗（鐵損）不再相關(guān)。

不過(guò)個(gè)人認(rèn)為下面這個(gè)模型更好理解一些：

Cps為初級(jí)和次級(jí)繞組之間的電容

Lkp：初級(jí)繞的漏感

Cp：初級(jí)繞組的寄生電容（分布電容）

Rp：初級(jí)繞組的線圈電阻

Lks：次級(jí)繞的漏感

Cs：次級(jí)繞組的寄生電容（分布電容）

Rs：次級(jí)繞組的線圈電阻

Lm：變壓器勵(lì)磁電感

Rm：磁芯損耗的電阻

RL：折算到原邊的負(fù)載等效電阻

CL：折算到原邊的負(fù)載等效電容

這個(gè)模型可能好理解一些，不過(guò)我們分析的時(shí)候可以從這些模型開(kāi)始參照，或者說(shuō)分析的時(shí)候通過(guò)某些參數(shù)的變化來(lái)分析整個(gè)趨勢(shì)。

激式電源的開(kāi)關(guān)過(guò)程分析

關(guān)于這個(gè)論題很多人已經(jīng)給出了它們的分析，不過(guò)呢寥寥幾句有時(shí)候帶給人更多的是疑惑和迷茫。參考了一些論文和分析，把我個(gè)人對(duì)這個(gè)問(wèn)題的分析表述出來(lái)，可能和設(shè)計(jì)的分析會(huì)有一些誤差，不過(guò)提出一個(gè)大家看得懂的問(wèn)題總是比努力去看懂一些生澀的文字要好些（這里說(shuō)明一點(diǎn)，做的分析和示意可能并不是對(duì)的）。

我們分析的主要問(wèn)題還是在Q1管子在關(guān)斷過(guò)程中的響應(yīng)，至于設(shè)計(jì)電路減小這個(gè)響應(yīng)的影響，方法有很多，個(gè)人以為就取值和影響合在一起做一個(gè)小專(zhuān)題。

在關(guān)斷過(guò)程中，如果不考慮加入抑制暫態(tài)過(guò)程的電路，我們看到的波形將不會(huì)是理想的，如下圖所示：

把上面的功率變壓器模型改進(jìn)模型2帶入其中分析：

Mos管關(guān)斷前的穩(wěn)態(tài)分析：

勵(lì)磁電感和漏電感中均儲(chǔ)存能量，同時(shí)由于二極管的結(jié)電容存在，次級(jí)電容上都存在一定的電壓，次級(jí)漏感中無(wú)電流。

然后我們把Mos管關(guān)掉，看下圖:

我們來(lái)吧上面的過(guò)程整理一下：

1.MOS管關(guān)斷后,初級(jí)電流（勵(lì)磁電感和初級(jí)漏電感和電源的綜合作用）給MOS輸出電容充電，初級(jí)電容，初次級(jí)之間電容，次級(jí)電容，次級(jí)二極管電容，負(fù)載電容則開(kāi)始放電（你可以這樣理解，因?yàn)閴翰钚×耍娙莘烹姡部梢岳斫鉃榉聪虺潆姡琈os管DS端電壓是上升的（這里可以認(rèn)為是上面所涉及的分布參數(shù)之間的諧振，這個(gè)電路的Q之很小的），此時(shí)的電壓可以認(rèn)為是線性上升的。注意此時(shí)的次級(jí)的二極管是沒(méi)有導(dǎo)通的，因?yàn)镈S端電壓比較小。

2.當(dāng)DS端電壓上升，次級(jí)的電壓達(dá)到輸出電壓（這是客觀存在的，因?yàn)槲覀円ＷC輸出電壓的穩(wěn)定）+整流管的電壓后,如果沒(méi)有次級(jí)漏感，次級(jí)回路就導(dǎo)通了，因此DS端電壓會(huì)繼續(xù)上升，當(dāng)克服了次級(jí)漏感的影響后，次級(jí)電流開(kāi)始上升，在這個(gè)時(shí)候勵(lì)磁電感的能量由于有更小的阻抗通路，從初級(jí)來(lái)看，初級(jí)電流會(huì)減小。

3.這個(gè)時(shí)候起決定性作用的就變成了初級(jí)漏感，它不能耦合到次級(jí)上沒(méi)有小的阻抗通路，因此初級(jí)漏電感就和Mos管輸出電容之間和初級(jí)電容之間諧振，電壓形成幾個(gè)震蕩（如果沒(méi)有吸收和clamped電路這個(gè)過(guò)程會(huì)持續(xù)很久）。

初級(jí)漏感電流是初級(jí)電流的一部分，因此伴隨著初級(jí)漏感電流的下降的是次級(jí)電流的上升，如果沒(méi)有clamped電路，電流的下降會(huì)非常快，如果加入clamped電路等于把這個(gè)過(guò)程拉長(zhǎng)，電壓應(yīng)力也就減小了。

反激DCM模式RCD參數(shù)計(jì)算

首先我們將關(guān)心的因素縮小，把主要考慮的元素分為Mos管的等效輸出電容Coss，變壓器勵(lì)磁電感Lm，變壓器的初級(jí)漏感Lkp作為考慮對(duì)象。

如圖所示，如果不加RCD鉗位，電路在DCM模式下，電路可能發(fā)生兩次振蕩，第一次主要是初級(jí)漏感Lkp和Coss的電容引起的，第二次主要是在電路能量耗盡后，勵(lì)磁電感和Coss電容振蕩引起的這里需要補(bǔ)充一下，在仿真的時(shí)候，已經(jīng)觀察到了這個(gè)明顯的現(xiàn)象了。

下面開(kāi)始我們的計(jì)算：

計(jì)算過(guò)程，把Flyback的計(jì)算過(guò)程帶入其中：

找了好些文檔都是這么計(jì)算的，不過(guò)我發(fā)現(xiàn)幾個(gè)問(wèn)題

1.消耗的能量不僅僅是漏感的，也包括勵(lì)磁電感的能量

2.在鉗位過(guò)程中，電壓是變化的，并不存在徹底鉗位在V.c_mx的情況發(fā)生

因此我們需要修改模型

RCD吸收電路的影響和設(shè)計(jì)方法（定性分析）

介紹RCD電路的影響。

先分析過(guò)程：

對(duì)應(yīng)電路模型：

我們可以定性的分析一下電路參數(shù)的選擇對(duì)電路的暫態(tài)響應(yīng)的影響：

1.RCD電容C偏大

電容端電壓上升很慢，因此導(dǎo)致mos管電壓上升較慢，導(dǎo)致mos管關(guān)斷至次級(jí)導(dǎo)通的間隔時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，變壓器能量傳遞過(guò)程較慢，相當(dāng)一部分初級(jí)勵(lì)磁電感能量消耗在RC電路上。

波形分析為：

2.RCD電容C特別大（導(dǎo)致電壓無(wú)法上升至次級(jí)反射電壓）

電容電壓很小，電壓峰值小于次級(jí)的反射電壓，因此次級(jí)不能導(dǎo)通，導(dǎo)致初級(jí)能量全部消耗在RCD電路中的電阻上，因此次級(jí)電壓下降后達(dá)成新的平衡，理論計(jì)算無(wú)效了，輸出電壓降低。

3.RCD電阻電容乘積RC偏小

電壓上沖后，電容上儲(chǔ)存的能量很小，因此電壓很快下降至次級(jí)反射電壓，電阻將消耗初級(jí)勵(lì)磁電感能量，直至mos管開(kāi)通后，電阻才緩慢釋放電容能量，由于RC較小，因此可能出現(xiàn)震蕩，就像沒(méi)有加RCD電路一樣。

4.RCD電阻電容乘積RC合理，C偏小

如果參數(shù)選擇合理，mos管開(kāi)通前，電容上的電壓接近次級(jí)反射電壓，此時(shí)電容能量泄放完畢，缺點(diǎn)是此時(shí)電壓尖峰比較高，電容和mos管應(yīng)力都很大

5.RCD電阻電容乘積RC合理，R，C都合適

在上面的情況下，加大電容，可以降低電壓峰值，調(diào)節(jié)電阻后，使mos管開(kāi)通之前，電容始終在釋放能量，與上面的最大不同，還是在于讓電容始終存有一定的能量。

以上均為定性分析，實(shí)際計(jì)算還是單獨(dú)探討后整理，需要做仿真驗(yàn)證。

反激開(kāi)關(guān)過(guò)程和RCD電路的影響（仿真結(jié)果）

下面做了一些仿真，果然和上面的文章分析的相互印證

先看看無(wú)RCD電路的情況：

CCM的電路：

Dutycylce=0.75

DCM的電路：

Dutycylce=0.25

CCM補(bǔ)償RCD電路后電壓和電流波形

1）C較大

2）RC過(guò)小

3）RC合適

DCM補(bǔ)償RCD電路后電壓和電流波形

1）C過(guò)大(R=20,C=50nF)

從圖上看，對(duì)輸出影響確實(shí)很大。

2）RC過(guò)小

3）RC合適，C略小

4）RC合適，C略大