无电解电容开关电源的研究和开发+文献综述(6)
反激变换器，根据输出电流的连续性可以分为电流连续模式(CCM)、电流临界连续模式和电流断续模式(DCM)三种，如图2.9所示。
图2.9 反激变换器的工作模式
反激变换器工作在电流连续模式（CCM）模式，电感量L1满足[31]：
L_1≥(v_i^2 t_on^2 f)/(2i_omin v_o ) (2.1)
式(2.1)中，vi为输入电压，vo为输出电压，ton为开关管导通时间，f为开关频率，iOmin为临界连续输出电流。
反激变换器工作在电流断续模式（DCM）模式，电感量L1需满足[31]：
L_1≤(v_i^2 t_on^2 f)/(2i_omax v_o ) (2.2)
式(2.2)中，iOmax为最大输出电流。
反激电源两种工作模式的比较：
第一，储能式变压器：根据上两式子可知，在相同输出功率时，不连续模式要比连续模式电感量小，储能式变压器的体积也要小。
第二，次级整流二极管的工作环境：不连续模式在开关管再次开通前，次级整流二极管的电流已下降到零，不存在由二极管反向恢复引起的振铃现象和由此引起的电磁干扰干扰问题。
第三，如果变换器完全工作在不连续模式，由负载变化引起的占空比调节范围很大，使调节困难，因此不连续模式一般用于负载变化很小且功率较小的场合。如果负载变化大，则选择完全工作在连续模式，但按式(2.1)计算的电感量很大，为了减小变压器的体积，可以让反激变换器在小电流时工作于电流断续模式，较大输出电流时工作于电流连续模式。
2.2.4 开关电源的控制模式
开关电源按控制模式大致可以分为电压控制模式和电流控制模式两种[16]。
（1） 电压控制模式
图2.10为电压控制模式开关电源的拓扑结构图。电压型PWM控制的基本原理是：输出端电压反馈信号VFB与参考电压VR进行比较，得到误差信号VE，VE又和锯齿波信号比较，PWM比较器输出一系列脉冲，这些脉冲的宽度随误差信号VE的变化而变化，而这些脉冲宽度决定了输出能量的大小。当负载消耗能量增大时，脉冲宽度增大，输出更多的能量到次级。当输出能量减小时，输出脉冲宽度减小，从而文持输出电压恒定。这种电压控制开关电源只需要一个反馈信号，用于调节整个电路的输出恒定。在整个控制电路中只一个反馈环路，是一种单环控制系统。
电压控制型开关电源是一个二阶系统，它有两个状态变量，即输出滤波电容器上的电压和输出滤波电感中的电流。二阶系统是一个有条件稳定系统，只有对控制回路进行精心设计，在满足一定条件下，闭环系统才能稳定工作。开关电源中的电流都要通过电感，而电感对于电压信号有90°的相位变化。而对于整个开关电源系统来说，实际上是通过改变变压器初级的励磁电流IP来改变高频变压器中的磁通，以调节输入电压和负载的变化而保持输出电压恒定的要求。这种采样输出电压的方法控制方法，反馈信号在调节过程中存在一定的滞后，结果必然是响应速度慢，稳定性差，甚至在大信号变动时容易产生振荡。
图2.10 电压模式开关电源原理图
（2） 电流控制模式
针对电压型控制的缺点，发展了电流控制型技术[17]。电流控制型开关电源是在传统的电压控制型开关电源的基础上，增加了一个电流内环反馈控制，即电流反馈环，使其成为一个双环控制系统，其输出电感上的电流不再是一个独立变量，从而使开关电源的二阶模型简化了电感电流而变成一阶系统。图2.11所示为电流型控制的电路原理图。变压器初级电流反馈信号VS与误差放大器的输出信号VE进行比较，PWM的输出脉冲与OSC信号一起输入到LOGIC电路，控制开关管的导通与关断，使变压器的初级电流脉冲逐渐增大。当电流采样电阻RS上的电压幅度达到VE电平时，开关管截止。电流型控制电路这样逐周期地检测和调节变压器初级的电流脉冲，达到控制输出电压的目的。