为什么要选择反激拓扑结构？

 

　　条件：Vin=25~125V，Vout=12.5，Iout=32

　　一、为什么选用反激拓扑?

　　许多书籍都有提到，反激拓扑适用于150W以下功率，但是具体的原因却很少分析，我尝试做些解释。从三个方面分析：开关管、磁性器件、电容。

　　初级开关管(MOSFET)。假设输入电压恒定为60V，情况同上。从两个方面考虑反激、正激、半桥：选用mosfet的最大耐压和流过mosfet的最大电流有效值。

　　

 

　　可见在理想状态下，三种拓扑的差别并没有体现在初级mosfet的导通损耗上(注意半桥使用了两个功率mosfet)，开关管的另一个损耗是开关损耗，公式的推导见EXEL文件。假设开通关断有相同损耗，电感量无穷大，则计算公式如下：

　　反激：

　　

 

　　正激：

　　

 

　　半桥：

　　

 

　　从公式可以看出，在只针对一个输入电压点优化的情况下，反激的开关损耗最大，正激和半桥没有区别，这是限制反激大功率运用的一个原因。

　　次级mosfet

　　次级mosfet都是零电压开通关断，不存在开关损耗

　　

 

　　次级mosfet的导通损耗同样限制了反激在大功率场合的运用，mosfet体内二极管的反向恢复同样产生损耗，值得注意的是这个损耗源于次级，发生在初级mosfet，计算公式如下

　　

 

　　考虑到半桥的占空比D可以是0.9，所以以上三个公式基本上没有区别。

　　3、磁性器件。反激的变压器等效理想变压器和电感器的结合，不知道该如何正激和半桥的磁性器件比较，这里只讨论下为什么反激变压器中漏感的影响大。具体分析见EXEL中《磁性器件》页面

　　4、电容。同样关心电容的电流应力和电压。电压应力没什么区别。

　　

 

　　输入电容电流应力基本没有区别，输出电容上反激的电流应力很糟糕，但需要注意的是，输出电容的电流应力与输出电流成正比，与输出功率并没有直接关系，正激和半桥的输出电容电流应力为0是因为电感假设为无穷大，实际值与△I有关。

　　5、总结：通过以上分析，反激不适合大功率引用原因如下：

　　初级mosfet开关损耗

　　次级mosfet导通损耗

　　变压器漏感导致的损耗

　　输出电容电流应力

　　上面的计算基于输入电压恒定为60V，但实际情况是25~125V。这个情况下，反激拓扑显示出它的优势，可能更恰当的说应该是正激、半桥变得更加难以设计，其原因在于占空比变化过大，导致次级开关管电压应力大，同时初级mosfet的开关损耗可能超过反激

　　因为功率为400W，我考虑三个方案：全桥，双相交错有源嵌位正激或反激。全桥初级需要四个mosfet，且驱动要浮驱，比较难找到合适的驱动芯片;双相交错有源嵌位正激需要两个N管，两个P管，同样有驱动芯片难找的问题;同时因为以前没有做过反激，对反激比较感兴趣，在一个以前的同事建议下选择双相交错反激。后来事实证明我当时错误估计了漏感的影响，导致了使用复杂的吸收电路。