【考动力】2018年国考3月底前完成面试

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反驰式（Flyback）功率级是一种基于传统buck-boost功率级的变型，其主要特点是通过使用耦合电感的多个线圈来实现电压的升降和电隔离。

工作原理

耦合电感：反驰式功率级使用一个耦合电感，通常包括主线圈（Lp）和副线圈（LsEc）。主线圈连接到输入电压，功率开关（如MOSFET）控制能量的存储与释放。

能量存储：当功率开关Q1导通时，输入电压施加在主线圈上，能量被存储在电感中。Q1关闭后，能量通过副线圈传输到输出端，通常通过输出二极管（CR1）将能量传递给输出电容和负载。

电隔离：反驰式功率级提供输入与输出之间的电隔离，增强了安全性，尤其是在高电压应用中。

优点

灵活的输出电压：通过调整变压器的变换比，可以实现几乎任意的输入输出电压组合，避免极大或极小的占空比问题。

消除极性问题：反驰式功率级能够提供正向或负向输出电压，解决了标准buck-boost功率级中可能出现的输出电压与输入电压极性相反的问题。

简化驱动：功率开关的源极可以作为参考地，简化了驱动电路的设计，避免了需要浮动驱动的复杂性。

多输出能力：通过增加副线圈的数量，可以轻松实现多个输出电压，适应不同的负载需求。

应用领域

反驰式功率级在电信应用（如48V输入）和离线应用（110V或220V交流电源）中非常流行，输出功率可高达约50瓦。其额定功率受到输入电压、输出电压组合、工作环境等多种因素的影响。

典型电路在典型的反驰式功率级电路中，功率开关Q1通常是n通道MOSFET，输出二极管CR1用于整流，副线圈的电感LsEc与电容C组成滤波器。电阻R代表负载，电容的等效串联电阻（ESR）通常不包括在内。

反向功率级的原理图

工作在非连续导通模式下反向功率级的重要波形图如图所示。

非连续模式下飞驰功率级的波形图：

工作在连续导通模式下(CCM)反向功率级的简化电压转换关系(忽略寄生效应)由下式给出:工作在连续导通模式下(CCM)反向飞驰式功率级的简化电压转换关系(忽略寄生效应)由下式给出:

工作在非连续导通模式下(DCM)反向功率级的简化电压转换关系(忽略寄生效应)由下式给出:

其中K定义为:

工作在连续导通模式下(CCM)反向功率级的简化占空比-输出传输函数由下式给出:

式中:

工作在非连续导通模式下(DCM)反向功率级的简化占空比-输出传输函数由下式给出:

式中：

和:

反激变换器拓扑结构：

拓扑结构分析：

输入电压 Vi

输出电压 Vo

开关组件 S

变压器 T

原边线圈圈数 Np

副边线圈圈数 Ns

整流理想二极管 D

滤波电容 C

反激变换器(Flyback Converter)原理：

反激变换器是一种常用的DC-DC转换器，它利用变压器的互感作用，在开关管导通和关断时，分别储存和释放能量。

接下来，我们将详细解释反激变换器的工作原理，并给出电压转换公式。

 S导通（开关管导通）时： ?电流回路?： 电流由输入电压端 V i V i流经变压器原边线圈 L p L p与开关管形成电流回路。

 ?电压与感应?： 此时，变压器原边线圈两端压降为 V i V i。 副边线圈两端感应电压为 V i n n V i，其中 n n是变压器的匝数比。 ?

二极管状态?： 因回路上二极管不导通，副边回路上无电流。

 ?能量累积?： 变压器原边线圈因电流流过而产生磁力线于变压器铁芯内，其数量会随流通电流的时间增加而增加。 因副边线圈无电流流通，原边电流增加使得原边能量累积于原边线圈中，直到开关断开为止。

 S关断（开关管关断）时： ?反电势产生?： 原边线圈两端电压因磁力线累积储存在变压器铁芯内，因而产生反电势。 ?

副边感应?： 原边线圈两端反电势由铁芯内累积的磁力线，使得副边线圈两端电压产生相对感应电势。 ?二极管导通?： 二极管导通（理想二极管），副边线圈两端电压为 V o V o。

能量释放?： 电流由副边线圈开始经二极管与输出电容形成回路，并将变压器的能量释放，直到下一次开关导通为止。

 反激变换器电压转换公式： 根据反激变换器的工作原理，我们可以得到其电压转换公式。在理想情况下，忽略所有损耗，输入与输出之间的电压关系可以表示为：

Vo=Vi×D1?D×1nVo=1?DVi×D×n1

其中： V o V o是输出电压。 V i V i是输入电压。 D D是占空比（开关管导通时间与总时间的比值）。 n n是变压器的匝数比（原边线圈匝数与副边线圈匝数的比值）。

总结：

反驰式（Flyback）功率级作为传统Buck-Boost功率级的一种变型，通过引入耦合电感（变压器）实现了多项性能上的优化和功能的扩展。

工作原理

?能量储存与传递?：

功率开关Q1（通常是MOSFET）控制输入电压加载到耦合电感的主线圈（Lp）上。

当Q1关闭时，能量储存在主线圈中。

当Q1打开时，储存的能量通过耦合电感的副线圈（LsEc）和输出二极管传递到输出电容和负载电阻上。

?电隔离与电压变换?：

耦合电感提供了输入电压和输出电压之间的电隔离。

通过设计变压器的变换比，可以得到合适的占空比，从而实现几乎任何输入电压/输出电压的组合。

优点

?极性灵活?：

标准的Buck-Boost功率级中，输出电压与输入电压极性相反，而反驰式功率级可以通过调整耦合电感副线圈的连接方式，产生正极性或负极性的输出电压。

?驱动简化?：

在标准的Buck-Boost功率级中，功率开关需要浮动驱动，而在反驰式功率级中，功率开关可以与源极参考地相连，简化了驱动电路的设计。

?多输出电压?：

通过在耦合电感上增加额外的副线圈，可以很容易地产生多个输出电压，这是单一功率级难以实现的功能。

?应用广泛?：

反驰式功率级在48V输入的电信应用和输出功率高达约50瓦的110V或220V交流的离线应用上非常流行。

组件与功能

?功率开关Q1?：通常是一个n通道的MOSFET，控制输入电压的加载。

?输出二极管CR1?：负责将能量从副线圈传递到输出电容和负载。

?滤波器?：由副线圈的电感LsEc和电容C组成，用于平滑输出电压。

?负载电阻R?：代表功率源的输出负载。

额定功率决定因素

反驰式功率级的精确额定功率受多种因素影响，包括输入电压/输出电压组合、工作环境（温度、湿度等）以及其他设计参数。