一、电路拓扑原理

拓扑结构概述

开关反激电源采用反激式拓扑结构，主要由开关管（通常为 MOSFET）、变压器、输出整流二极管、输出滤波电容以及控制电路等组成。其基本工作原理是通过开关管的周期性开关动作，将输入直流电压转换为高频交流电压，经变压器耦合、降压（或升压）后，再通过输出整流和滤波环节得到稳定的直流输出电压。

工作阶段分析

开关管导通阶段 ：当开关管导通时，输入电压加在变压器的初级绕组上，能量存储在变压器的磁芯中，此时次级绕组的电压极性使得输出整流二极管截止，负载由输出滤波电容供电。

开关管截止阶段 ：开关管截止后，变压器初级绕组的磁场能量通过次级绕组释放，次级绕组产生电压，使输出整流二极管导通，电流对输出滤波电容充电并向负载供电。

二、电路拓扑分析

反激变换器的拓扑分为主拓扑和辅助电路。

本质上来说，反激变换器的主拓扑就是隔离型的buck-boost变换器，变压器起电能转换+电感续流（励磁电感）的作用，流过MOS管的电流和流过二极管的电流均为脉动波。

反激变换器的工作过程可划分为两个阶段：开关导通阶段（tON）与开关关断阶段（tOFF）。

开关导通阶段（tON）：当开关管在控制信号作用下导通，输入电源电压直接加在反激变压器的原边绕组上。此时，原边电流IP从零开始，随时间线性增长，电能以磁场能形式存储在变压器中。由于变压器的同名端特性，副边绕组感应出的电压使输出二极管处于反向截止状态，无电流向负载供电。原边电流的变化率可表示为：dIP/dt=VIN/LP，其中VIN
为输入电压，LP为原边电感，有时也用励磁电感Lm表示。
开关关断阶段（tOFF）：开关管关断瞬间，原边电流迅速减小，导致变压器磁通量急剧变化。依据电磁感应定律，副边绕组产生感应电动势，且方向改变，使输出二极管导通。存储在变压器中的磁场能转化为电能，通过二极管向输出电容充电，并为负载供电。副边电流IS从最大值开始线性下降，直至下一个开关周期开始。

反激变换器存在两种工作模式：连续导通模式（CCM）和非连续导通模式（DCM），区分二者的关键在于开关关断期间，变压器原边电流是否降为零。

连续导通模式（CCM）：在 CCM 模式下，开关关断时，原边电流未降为零，且在下一个开关导通周期开始前，电流始终保持一定值。此模式下，变压器利用率较高，适用于较大电流输出场合。同时，由于对电感续流的要求较高，变压器体积也大。这种模式下，二极管会出现反向恢复损耗，需要用快速恢复二极管，并在两端并上RC吸收能量。该模式下，峰值电流模式控制下占空比大于50%时会有次谐波震荡，环路稳定性没那么好。但相应的，输出电流相同时它的电流尖峰更小，且Vds两端不存在二次震荡，因此EMI性能较好。
非连续导通模式（DCM）：在 DCM 模式下，开关关断后，原边电流迅速降为零，且在开关导通前，电流保持为零状态。该模式下，开关管和二极管的电流应力较小，有利于降低开关损耗，提升变换器效率。同时，控制相对简单，常用于电流较小的应用场景（可按照输出功率30W来划分），特别是对效率和体积要求较高的场合。这种工作方式下，开关管结电容会在副边电感放电结束后，反过来通过漏感、励磁电感、输入电容的回路放电，从而在开关管两端形成二次震荡，因此EMI性能差一些。

CCM和DCM具体可参考这一篇[开关电源-电路拓扑]反激2 CCM和DCM模式波形分析-CSDN博客

主拓扑

上述过程中可以看到，除了输入电容、变压器、开关管、驱动芯片和驱动芯片配套的光耦反馈电路外，原边开关管关断时，需要RCD电路来进行续流；副边需要二极管+输出电容，最好还能接一个LED来表示成功启机。

辅助拓扑

辅助拓扑可以按照以下思路去梳理。

首先是控制芯片周围的那一圈电路拓扑，flyback的控制芯片选用UCC系列较多，而TI的控制芯片都有对应的推荐拓扑，包括用于给定时钟信号的RC电路、接在MOS管s脚的电流反馈电阻、用于形成闭环控制的光耦反馈电路、防止驱动电压过冲的TVS稳压管等，还需要根据情况加入谐波补偿电路。芯片外围电路及选型可参考器件（七）—MOS管选型及驱动电路设计（以UCC21530和EG2104为例）_mos管驱动芯片-CSDN博客

驱动芯片的电压有时来自于外接电压源，而在有些情况下不存在外接电压源，因此需要让AC端接入一个预充电路来给驱动芯片启机，并通过多接一个辅助绕组电路，实现在正常工作状态下断开预充电路的功能。

同样的，MOS管两端需要接snubber电路来吸收电压电流尖峰，驱动端需要接电阻并上电阻+二极管来控制驱动电流的大小，并实现关断时的快速泄放电荷；副边二极管两端需要视情况加入RC电路，用来吸收二极管反向恢复时产生的能量

设计大体思路

反激变换器的常用场景为电源，有时会在大系统中多路输出起辅源的作用，其输入端通常连接在母线电压上，或者由电网电压经整流桥得到。目前的电源多为三端口，母线电压一般是个根据最大功率输出调整的区间值，且带有纹波。因此，在对反激变换器进行设计的时候，需要明确直流输入和交流输入的Vinmin和Vinmax、各绕组输出电压电流、最大占空比（一般由驱动芯片决定）和效率。

下一篇将介绍反激变换器的完整设计流程。