反激式开关电源是一种常见的电源转换拓扑结构,具有电路简单、成本低等优点,广泛应用于各种电子设备中。以下是对其工作原理的详细分析:

一、传统反激式开关电源原理
当开关管导通时,输入电压(VIN)给变压器初级电感充电。此时,初级侧电感电压呈现上高下低的状态,而次级电感电压则呈现上低下高的状态,导致次级回路被二极管截止,能量无法传递到次级。当开关管关断时,由于电感电流不能突变为零,电感会表现出一个高电动势。此时,初级电感电压变为上低下高,次级电感电压变为上高下低,次级回路导通,能量从初级传递到次级。这种能量传递方式被称为 “反激”,即开关管关断期间能量从初级传递到次级,而在开关管导通期间次级没有能量传递。
二、软开关反激式开关电源
传统反激式开关电源存在一些固有缺陷,如开关管工作在硬开关状态导致上升沿开关损耗大、变压器漏感无法完全避免只能通过 RCD 吸收造成功率损失、频率无法做高等。这些问题限制了反激拓扑在一些新兴市场(如手机大功率快充充电器、超薄电视机、超薄电脑充电器等)的应用。
为了解决这些问题,一种软开关反激式开关电源应运而生。其具有以下优点:
(一)主开关管工作在软开关状态
MOS 打开之前 DS 两端电压为零,降低开关损耗。
(二)重新设计 RDC 吸收电路
在退磁时回收漏感能量并重新传递给次级,降低损耗。
(三)提高工作频率
由于主开关管工作在软开关状态,可以将频率设置得很高,如 500KHz,大大减小电源体积。
(四)次级整流器工作在 ZCS 模式
进一步提高效率。
(五)内置升压供电电路
在输出宽电压范围(如 3.3 - 20V)内,保证芯片稳定工作,且省去了 LDO 降压损耗。
(六)高效率
满载效率大于 94%。


三、ACF 控制器
ACF(Active Clamp Flyback)控制器是一种过渡模式有源钳位反激控制器,配有先进的控制方案,能够显著减小无源组件的尺寸,从而实现更高的功率密度和更高的平均效率。它能驱动高达 1 MHz 的高频 AC / DC 转换器。ACF 控制器旨在针对低侧主开关自适应地实现目标全 ZVS(Zero Voltage Switching,零电压开关)或部分 ZVS 条件,并在较宽的工作条件下将循环能量降至最低。由于上管导通时间逐周期校正,自动调谐消除了因组件公差、输入 / 输出电压变化和温度变化而导致丢失 ZVS 的风险。
软开关反激式开关电源以其高效率、小体积等优点,在众多电源应用场景中展现出巨大的潜力,满足了现代电子设备对电源性能的高要求。
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