反激式开关电源电压电流波形解析
一、反激开关电源组成概述
反激式开关电源主要由电源输入电路、MOS 驱动电路、RCD 吸收电路、电源输出电路以及电压反馈控制电路构成。
二、DCM 稳态下关键点波形分析（不涉及具体元件参数数值）
（一）MOS 管导通与关断时的能量传递
当 MOS 管 Q1 导通时，变压器 L1 的初级绕组开始充电，能量存储于初级绕组中。而在 MOS 管关断瞬间，初级绕组中存储的能量迅速向次级绕组传递，这一过程实现了能量从初级到次级的转换，为后续的电源输出奠定了基础。
（二）MOS 管驱动电路相关波形
左图示波形 ：展示了 MOS 管驱动电路相关的典型波形（电流不连续模式 DCM 下），其中 Uin 对应原理图中的 V1，Ugs 对应 A 点电压波形。从该波形图可以直观地观察到驱动信号与 MOS 管电压之间的时序关系以及电压变化趋势。
右图实测波形 ：呈现了某反激开关电源在实际工作情况下的初级绕组电流以及 MOS 管 DS 压降波形。通过对比理想示波形与实测波形，可以更好地理解电路的实际运行状态和特性。
（三）Uds 波形的振荡现象
左图的 Uds 波形中存在两处振荡波形，分别由初级绕组漏感 Llk 与 MOS 管寄生电容 Coss 的谐振，以及初级绕组电感 Lm 与 MOS 管寄生电容 Coss 的谐振产生。由于初级绕组漏感 Llk 相比初级绕组电感 Lm 小很多（通常为后者的 1% 至 5%），因此第一处谐振波形的频率显著高于第二处。第一处电压谐振波形会逐渐恢复至稳定状态，此时 Uds 电压幅值对应次级反射电压。当第二处开始谐振时，MOS 管处于断态，输出二极管也处于断态，次级绕组电流为零。
在此电路中，电感和电容串联谐振的基本模型表现为：在谐振频率下，电感和电容的阻抗相互抵消，整个回路中只剩下线路寄生电阻。电感向电容充电，随后电容又向电感充电，能量在电感和电容之间往复循环，由于能量难以迅速消耗，从而形成了谐振电压波形。
（四）RCD 吸收电路波形
当 MOS 管关断时，RCD 吸收电路发挥关键作用，用于吸收 MOS 管 DS 两端可能出现的电压尖峰。这可以有效防止 MOS 管 D 极因 Uds 电压尖峰而遭受击穿损坏，或者避免对 MOS 管的使用寿命产生不利影响。
钳位电容电压 Uc ：Uc 表示钳位电容 C2 两端的电压，其电压值应当被控制在设计的 Uclamp 钳位电压设计值以内（已忽略二极管正向导通压降），并且满足 Uclamp + Uin＜80%×MOS 管 DS 耐压这一安全设计要求。
实测波形细节 ：在右图中，V 轴幅值并非以 0V 为起始点，而是以 Uin 为起始点。
当电压上升时，对应 MOS 管关断的初始时刻，此时 Uds 电压尖峰通过二极管 D3 向电容 C2 进行充电（见电流路径 ①）。
随后，当 Uds 电压尖峰低于电容电压时，二极管 D3 截止，电容 C2 开始向电阻放电（见电流路径 ②）。
当电压上升时，对应 MOS 管关断的初始时刻，此时 Uds 电压尖峰通过二极管 D3 向电容 C2 进行充电（见电流路径 ①）。
随后，当 Uds 电压尖峰低于电容电压时，二极管 D3 截止，电容 C2 开始向电阻放电（见电流路径 ②）。
（五）电源输出电路波形
当电源处于稳态运行时：
ton 时刻（MOS 管导通） ：初级绕组的电感电流呈线性增加趋势。此时，电容 Co 向负载 RL 供电，对应的电容放电电流路径为 Ic1。由于反激开关电源所用变压器的初级绕组和次级绕组的同相端相反，在 ton 时刻，初级绕组为了抑制电流过大，其感应电压呈上正下负状态，而侧边绕组 Lp 的感应电压则呈上负下正状态，使得二极管 D1 处于截止状态。
toff 时刻（MOS 管关断） ：初级绕组存储的能量开始向次级绕组传送。初级绕组为了维持原电流方向，其感应电压变为上负下正，次级绕组的感应电压则变为上正下负，二极管 D1 因此处于导通状态，次级绕组通过二极管 D1 向电容 Co 和负载 RL 供电。
右下图展示了某开关电源输出电压纹波电压的实际测量结果。在 ton 时刻，电容 Co 两端电压波形对应 Ic1 电流的放电时间；在 toff 时刻，电容 Co 两端电压波形则对应 Ic2 电流的充电时间。
（六）电压反馈控制电路波形
在电压反馈控制电路中，通常会采用开环系统传递函数的伯德图，并结合伯德图的稳定性判据来评估和判断开关电源的稳定性。
幅值裕度与相位裕度 ：足够的幅值裕度和相位裕度是确保开关电源性能的关键指标。如果幅值裕度和相位裕度不足，开关电源系统的动态响应特性可能会变差，甚至可能导致输出电压出现振荡现象，影响电源的稳定性和可靠性。
实际案例 ：下图展示了一个开关电源电压控制频率补偿回路传递函数的伯德图实例。从图中可以看出，相位裕度大于 90°，低频增益为 40dB，中频增益为 20dB。经过实际测试，该开关电源的输出电压保持稳定，且具有良好的动态响应特性，这充分验证了在电压反馈控制电路设计中考虑足够的幅值裕度和相位裕度的重要性。
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