一、引言

在電力系統(tǒng)和電子設(shè)備中，變壓器扮演著至關(guān)重要的角色，它們負(fù)責(zé)將交流電壓從一種電壓級別轉(zhuǎn)換到另一種電壓級別。其中，反激式變壓器作為一種常用的電力變壓器，以其獨(dú)特的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和高效能轉(zhuǎn)換特性，在適配器及小功率電源等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。本文將對反激式變壓器的基本原理和工作方式進(jìn)行詳細(xì)闡述，以期為相關(guān)領(lǐng)域的研究和實(shí)踐提供參考。

二、反激式變壓器的基本原理

反激式變壓器（Flyback Transformer）是一種基于電磁感應(yīng)原理的電力變壓器。它利用磁場的變化來實(shí)現(xiàn)電壓的變換，具體通過主線圈（初級線圈）和副線圈（次級線圈）之間的相互作用來完成。當(dāng)主線圈中通入電流時(shí)，產(chǎn)生的磁場會(huì)穿過鐵心并傳導(dǎo)到副線圈中，根據(jù)電磁感應(yīng)定律，磁場的變化會(huì)在副線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)副線圈中的電流流動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)電壓的變換。

反激式變壓器的基本原理可以概括為以下幾個(gè)步驟：

輸入電流：當(dāng)輸入電流通過主線圈時(shí)，產(chǎn)生的磁場會(huì)穿過鐵心，從而使得副線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢。

感應(yīng)電動(dòng)勢：根據(jù)電磁感應(yīng)定律，磁場的變化會(huì)在副線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢。這個(gè)感應(yīng)電動(dòng)勢的大小與主線圈中的電流變化率成正比。

輸出電流：感應(yīng)電動(dòng)勢會(huì)驅(qū)動(dòng)副線圈中的電流流動(dòng)。根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，感應(yīng)電動(dòng)勢的方向與電流的方向相反。因此，副線圈中的電流與主線圈中的電流方向相反。

輸出電壓：根據(jù)歐姆定律，輸出電壓等于輸出電流乘以副線圈的電阻。由于副線圈的導(dǎo)線較細(xì)，其電阻較大，所以輸出電壓通常較高。

通過調(diào)整主線圈和副線圈的匝數(shù)比例，我們可以實(shí)現(xiàn)不同的輸入和輸出電壓。例如，當(dāng)主線圈的匝數(shù)比副線圈的匝數(shù)大時(shí)，輸出電壓會(huì)降低；反之，當(dāng)主線圈的匝數(shù)比副線圈的匝數(shù)小時(shí)，輸出電壓會(huì)升高。

三、反激式變壓器的工作方式

反激式變壓器的工作方式主要包括兩種：電感電流不連續(xù)模式（DCM）和電感電流連續(xù)模式（CCM）。

電感電流不連續(xù)模式（DCM）

DCM模式下，同時(shí)儲(chǔ)存在變壓器中的所有能量在反激周期（toff）中都轉(zhuǎn)移到輸出端。在導(dǎo)通期間（Ton），Mosfet導(dǎo)通，變壓器初級側(cè)和次級的繞組極性相反，二極管截止，次級側(cè)不工作。此時(shí)，電感器存儲(chǔ)能量。在截止期間（Toff），Mosfet斷開，次級側(cè)工作，能量向負(fù)載釋放。DCM模式適用于低電壓輸入或負(fù)載從輕載到重載的情況。

電感電流連續(xù)模式（CCM）

CCM模式下，儲(chǔ)存在變壓器中的一部分能量在toff末保留到下一個(gè)ton周期的開始。CCM模式下的峰值電流比DCM小、開關(guān)損耗低、效率高。因此，反激變壓器多采用CCM模式，盡量避免進(jìn)入DCM模式。但是，由于變壓器一般為寬電壓輸入范圍，使其一直工作在CCM模式設(shè)計(jì)比較困難。CCM模式適用于高電壓輸入或負(fù)載從輕載到重載的情況。

四、反激式變壓器的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

反激式變壓器的設(shè)計(jì)需要考慮多個(gè)因素，包括電源指標(biāo)、磁通量、匝比、輸入電壓、占空比、初級電感的峰值電流、初級繞組電流的有效值、初級繞組電感量等。其中，匝比的計(jì)算是關(guān)鍵步驟之一，它需要根據(jù)MOS管和二極管的參數(shù)以及一定的裕量來進(jìn)行計(jì)算。另外，磁芯的設(shè)計(jì)也是反激式變壓器設(shè)計(jì)的重點(diǎn)之一，應(yīng)基于傳輸功率和開關(guān)頻率進(jìn)行計(jì)算，確保磁芯不飽和。

五、結(jié)論

反激式變壓器作為一種基于電磁感應(yīng)原理的電力變壓器，在電力系統(tǒng)和電子設(shè)備中有著廣泛的應(yīng)用。其基本原理是通過主線圈和副線圈之間的磁場變化來實(shí)現(xiàn)電壓的變換。在工作方式上，反激式變壓器主要采用DCM和CCM兩種模式，以適應(yīng)不同的輸入電壓和負(fù)載條件。在設(shè)計(jì)過程中，需要綜合考慮多個(gè)因素，確保變壓器的性能和穩(wěn)定性。隨著電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展，反激式變壓器將繼續(xù)在電力系統(tǒng)和電子設(shè)備中發(fā)揮重要作用。