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3. 離線式反激變換器的電路原理

圖七給出了一個輸出 5V/2A 的電源適配器用到的離線式反激變換器完整的原理圖，主芯 片型號為 RM6203(西安亞成微電子)，芯片內部集成了完整的控制電路和一個 800V 的高壓 功率 BJT。下面我們以這個電路為例分析外圍電路的基本作用，對于使用其他控制芯片的電 路，原理上大同小異。

圖七 輸出 5V/2A 的離線式反激變換器 

輸入的交流市電經過保險絲 F1 后進入由 C3 和 T2 構成的共模濾波器，濾除電網中的共模干擾信號，然后經過 D2 全橋整流和電容 C6 濾波后得到較為平坦的直流電。直流電通過 R2 和 R5 加在內部開關功率管的基極，向基極注入電流，開關管的集電極(也就是芯片 的OC 引腳)有電流流過，初級繞組開始有電流流過。同時直流電通過 R2 和 R5 向電容 C8 開 始充電，當 C8 上的電壓達到 IC 工作的啟動電壓時，IC 開始工作。

IC 進入正常工作后，在開關關斷期間，輔助供電繞組 Na 上感應出的電壓使 D5 導通， 輔助繞組為 IC 供電，并將部分能量儲存在電容 C8 中，待下一周期開關導通期間，電容為 IC 供電。

圖七電路中，R4、C5 和 D3 并聯在變壓器的初級繞組上，這就是常見的一種吸收漏感 尖峰的電路結構，RCD 吸收電路。當開關管關斷瞬間，初級線圈的漏感以及 PCB 線路的寄 生電感感應出很高的尖峰電壓時，D3 會正偏導通，由于電容 C5 上的電壓不能突變，于是 尖峰電壓被箝位在一定的范圍內，保護開關管不被損壞。開關斷開期間 C5 上增加的能量會 在開關閉合期間消耗在 R4 上，防止 C5 上的電壓不斷升高。

圖七中的電容 C10 用于設置 IC 內部的振蕩器工作頻率，C1 并聯在初次級之間用于減 小差模干擾。R10 和 R11 接在開關管發射極和初級地之間，當次級電流增大時，由第二節推 出的關系可知，初級開關的峰值電流也會成比例增加，導致 R10 和 R11 上的電壓升高，IC 通過檢測這個電壓判斷次級是否出現過流或者短路，如果是，IC 將執行相應的保護動作。

接下來我們看次級電路。次級繞組 Ns 輸出后的基本結構和第二節討論的完全一致，增 加的輸出 LC 濾波器 L1 和 C7 用于減小紋波，并聯在輸出二極管上的 RC 電路用于吸收輸出 二極管上的尖峰。

圖八 輸出二極管的波形

在高速開關下，二極管導通瞬時，電流變化率很大，在導通瞬間，二極管呈現較大的 正向壓降(如圖八 b)，又由于二極管結電容、次級漏感和 PCB 線路寄生電感的存在，二極 管上可能會會出現振蕩(如圖八 c)。正向電壓過沖或者電壓的振蕩都會導致二極管的損耗 增加，在輸出電流較大時，這一損耗遠遠超過二極管的導通損耗，造成二極管過熱。為了一 定程度抑制振蕩或者減小過沖，通常在二極管上并聯 RC 吸收網絡(圖六所示的 R1 和 C2)， 引入這一這一電路后，二極管的損耗被部分轉移到電阻上。

最后簡單討論反饋環路。通常的離線式反激變換器使用 TL431 加光耦的形式作為次級 反饋電路。TL431 的內部等效電路如圖九所示。它實際上包含了一個電壓基準源和一個誤差放大器。

圖九 TL431 內部等效電路

分析圖七所示電路，當某種因素(如電網電壓波動、負載電流的增加等)導致輸出電 壓降低時，由 R9 和 R12 得到的 TL431 的 REF 端電位降低，圖九所示的等效電路中 BJT 的 基極電流相應減小，從而集電極電流減小，流過 TL431 陰極的電流也減小，光耦的輸入電 流(即發光二極管電流)隨之減小，最終導致連接初級部分的光耦輸出端(光敏三極管集電 極)電流減小，集電極電位升高。至此，次級電壓減小的信號反饋到了初級，初級通過監測 光耦輸出端的集電極電位的升降來判斷輸出電壓是降低還是升高。如果降低，初級將通過增 大開關管的導通時間(對于 PWM 模式)或者開關頻率(對于 PFM 模式)來是輸出電壓穩 定;反之亦然。