flyback电路原理

Flyback转换器应用相当广泛，其原因有：

从电路的角度看，Flyback电路有最少元件的特性；

从设计的角度看，Flyback电路有简单高可靠度的特点；

从经济的角度看，Flyback电路成本最低，醉适合一般小功率的电源使用。

在实际的应用中，用在接市电的低瓦数电源，多半用Flyback电路来实现，例如：30-40W的笔记本电脑， 70-80W的个人电脑，40-50W的传真机与影像扫描机， 20W以下的Adapter（适配器）。

未来的电子产品讲究轻薄短小又省电，所以Flyback电路会更风行。

一、Buck－Boost转换器工作原理

所有的导出型转换器都保留其基本转换器的特性；要了解Flyback转换器，要从其基本转换器Buck－Boost电路开始。

（一）Buck－Boost电路组成

Buck－Boost电路由一个开关晶体管，一个功率二极管，一个储能电感和一个输出电容组成，见图1。

（二）电路特性

（1）输出电压为负电压

（2）输出电压的大小可高于或低于输入电压

（3）输入端与输出端的电流波形都是脉波形式。

（三）工作原理

为方便理解电路工作原理，先介绍一下楞次定律。

楞次定律：电感总是“阻碍外电路通过电感的磁通（电流）的变化，即：

外电路通过电感的磁通1（电流1i）增大，电感将产生与1（电流1i）反向的磁通2（电流2i），阻碍外电路磁通1（电流1i）的增大；

外电路通过电感的1（电流1i）减小，电感将产生与1（电流1i）同向的磁通2（电流2i），阻碍外电路1（电流1i）减小的减小。

以下就Buck－Boost稳态电路的工作作一个简要说明。

假设一个周期的开始时间为：开关晶体管Q1导通时（Turned On或Closed）。此时输入电压完全跨在电感之上，电感的电流将成线性增加。由棱次定律，“外电路通过电感的电流1i增大，电感将产生与1i反向的电流2i，阻碍外电路电流1i的增大”。外电路电流1i（主要是主电路电流）从同名端流出，原边的同名端为负，异名端为正，所以电感电压1V为“+”，电感所存储的能量因此逐渐增加；变压器副边的同名端为负，异名端为正，所以功率二极管反偏，负载所需的能量完全由输出电容提供，此时电容的电压会有些降低（要看电容的大小）。

当开关晶体的控制信号（电压或电流），使开关晶体Q1不导通时（Turned Off或Opened），此时外电路通过电感的电流1i急剧减小（几乎为零），由楞次定律，“电感将产生与磁通1（电流1i）同向的磁通2（电流2i），阻碍外电路1（电流1i）的减小”；外电路电流1i（主要是电感电流），从同名端流出，原边的同名端为正，异名端为负，所以电感电压1V为“-”，变压器副边的同名端为正，异名端为负，所以功率二极管正偏，变压器副边电压大小恰等于输出电压。通过二极体的电感电流将线性减少，除了提供给负载外，还给输出电容充电（输出电容的电压会增高些），这个情形将持续到下一个周期开始为止。

开关晶体导通的时间占整个周期的比率，称为工作周期（Duty Cycle，简称为D），D越大，表示电感充能的时间越长，依照“伏－秒平衡”原理（后面介绍），输出电压一定越高。

二、Flyback转换器工作原理

Flyback不同于Buck-Boost的地方，仅在于将电感器衍生成一个“耦合电感”，也就是俗称的“变压器”，但不同于一般变压器，耦合电感“实实在在”的存储能量，不只是变压器的磁化能量。

就是因为将电感变成耦合电感，所以可以将初/次级隔离，而且利用匝数比的控制，使转换器的工作点设计更有弹性。另外，多组输出的应用更简单容易。