反激變壓器在將能量傳輸?shù)截?fù)載之前先儲(chǔ)存能量； 因此，它的工作與普通變壓器不同。 它的設(shè)計(jì)類似于電感器，很大一部分能量存儲(chǔ)在間隙中。 更重要的是，電流不會(huì)同時(shí)在初級(jí)和次級(jí)繞組中流動(dòng)，這是與正激變壓器的主要區(qū)別。 通常還有不止一個(gè)次級(jí)繞組，這與普通耦合電感器相比有所不同。 本文將重點(diǎn)介紹反激變壓器及其寄生參數(shù)。 分析包括漏感對(duì)多路輸出交叉調(diào)節(jié)和轉(zhuǎn)換器短路行為的影響。
兩個(gè)變壓器繞組之間的漏電感是存儲(chǔ)在漏磁通中的能量的量度，漏磁通是一個(gè)繞組產(chǎn)生的未耦合到另一個(gè)繞組的磁場(chǎng)部分。
變壓器中的電流不會(huì)同時(shí)在初級(jí)和次級(jí)繞組中循環(huán)。 因此，反激變壓器中漏感的定義僅適用于初級(jí)電源開關(guān)換向期間。 當(dāng)電源開關(guān)關(guān)閉時(shí)，儲(chǔ)存在變壓器中的能量應(yīng)由次級(jí)繞組提供。 不能立即提供的能量是泄漏能量。
圖1 初級(jí)關(guān)斷時(shí)反激漏電感的影響和鉗位電壓的影響
例如，雙繞組變壓器可以使用“等效”電路表示法進(jìn)行建模，如圖 1所示。總漏抗已移至變壓器的次級(jí)側(cè)。 相應(yīng)的變壓器結(jié)構(gòu)也顯示為初級(jí)繞組更靠近中心間隙。 與次級(jí)串聯(lián)的漏電感通過(guò)在換向期間產(chǎn)生電壓來(lái)防止電流變化過(guò)快。
當(dāng) MOSFET 開關(guān)關(guān)閉時(shí)，Lleak2 將通過(guò)產(chǎn)生電壓 Vleak2 來(lái)阻止任何從零開始的次級(jí)電流增加以及初級(jí)電流 (IP) 的任何減少，如下所示圖 1. 此外，磁化電感將通過(guò)產(chǎn)生電壓（Vmag1 和 Vmag2）來(lái)阻止磁化電流的任何減少，該電壓受鉗位電路電壓 (Vclamp) 的限制。Vclamp 通常顯著高于反射輸出電壓，因此換向期間的磁通下降率將高于關(guān)斷期間的其余時(shí)間。
開關(guān)關(guān)斷時(shí)的漏電壓可近似為：
即使使用同步整流器，它通常也僅在轉(zhuǎn)換完成后才被激活。 然后，VD 電壓代表整流器體二極管兩端的初始電壓。 當(dāng)鉗位電壓達(dá)到反射到初級(jí)側(cè)的次級(jí)電壓時(shí)，任何向次級(jí)的能量轉(zhuǎn)移都將開始。
變壓器泄漏以多種方式影響反激電源：
• 換向期間電源開關(guān)上的電壓尖峰，需要使用緩沖器或鉗位電路。
• 初級(jí)開關(guān)打開時(shí)次級(jí)電源整流器上的電壓尖峰，通常需要使用緩沖器。
• 除非回收泄漏能量，否則效率會(huì)降低。
• 交叉調(diào)整率受到強(qiáng)烈影響。
• 在換向到次級(jí)繞組期間的伏秒損失需要比預(yù)期更高的占空比。 由于來(lái)自電壓反饋環(huán)路的補(bǔ)償，影響包括更高的平均磁化電流、更低的效率和更低的輸出負(fù)載電流限制。 然而，有可能將這些影響最小化并在換向期間通過(guò)初級(jí)繞組兩端的更高電壓加速能量傳輸，代價(jià)是增加初級(jí)電源開關(guān)上的電壓應(yīng)力，如圖 1 所示。請(qǐng)注意，更高的電壓 鉗位電壓可能會(huì)降低交叉調(diào)節(jié)性能。
• 漏感會(huì)影響換向期間的電流上升率，如果使用同步整流器，這會(huì)反過(guò)來(lái)影響柵極驅(qū)動(dòng)控制。• 來(lái)自變壓器的更高輻射 EMI。
初級(jí)和次級(jí)繞組之間的漏電感可以通過(guò)它們之間更好的物理耦合來(lái)最小化。 以下設(shè)計(jì)規(guī)則可以幫助實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)：
• 盡量減少初級(jí)和主要次級(jí)繞組之間的間隔。
• 交錯(cuò)繞制。
• 選擇具有狹長(zhǎng)窗口的核心。 這增加了磁場(chǎng)長(zhǎng)度，最小化了初級(jí)和次級(jí)繞組之間的磁通密度并減少了層數(shù)。 另一個(gè)好處是較低的交流繞組損耗。
請(qǐng)注意，漏電感是繞組幾何形狀、匝數(shù)以及初級(jí)和次級(jí)之間的間距的函數(shù)。 漏電感與磁芯材料無(wú)關(guān)，并且不會(huì)因繞組與磁芯緊密耦合而降低。