一、定義

Flyback反激變換器，又稱為反激式轉換器或反激變換器，是一種廣泛應用于交流直流（AC/DC）和直流直流（DC/DC）轉換的開關電源。其設計基于非線性開關電源概念，通過在開關管導通時將電能轉化為磁能并儲存在變壓器中，然后在開關管關斷時將磁能轉化為電能傳輸給負載。Flyback反激變換器在輸入級和輸出級之間提供絕緣隔離，是開關電源領域中的一種重要拓撲結構。

二、工作原理

Flyback反激變換器的工作原理可以概括為以下幾個關鍵步驟：

1. 開關管導通階段
   • 當開關管（通常為MOSFET或晶體管）導通時，輸入電壓通過變壓器的原邊（初級）繞組形成電流回路。此時，變壓器原邊繞組兩端壓降等于輸入電壓，而副邊（次級）繞組兩端由于二極管不導通，無電流流過，因此無電壓輸出。
   • 在這個過程中，輸入電壓的電能以磁能的形式儲存在變壓器中。隨著原邊電流的增加，變壓器鐵芯內的磁力線數量也逐漸增加，磁能不斷累積。
2. 開關管關斷階段
   • 當開關管關斷時，原邊繞組中的電流迅速下降，導致變壓器鐵芯內的磁力線減少。根據法拉第電磁感應定律，副邊繞組兩端將產生感應電動勢，其方向與輸入電壓極性相反，使得二極管導通。
   • 此時，副邊繞組兩端的電壓等于輸出電壓（考慮到二極管壓降），電流通過二極管和輸出電容形成回路，將變壓器中儲存的能量釋放給負載。同時，原邊繞組兩端電壓由于磁力線累積產生的反電勢而升高，但此時無電流流過。
3. 能量傳遞與轉換
   • 在開關管關斷期間，變壓器中儲存的磁能轉化為電能并傳輸給負載。這個過程持續到下一次開關管導通為止，然后重復上述過程。
   • Flyback反激變換器的輸出電壓可以通過調節開關管的占空比（即開關管導通時間與周期之比）來控制。占空比的變化會直接影響變壓器中儲存的能量以及傳輸給負載的能量，從而實現對輸出電壓的調節。
4. 磁通復位與保護
   • 在每個開關周期結束時，變壓器磁芯中的磁通必須回到原始狀態（即磁通復位），以防止磁芯飽和和開關管損壞。Flyback反激變換器通過開關管的關斷和二極管的導通來實現磁通的自然復位。
   • 此外，為了保護開關管免受高感應電壓的影響，通常在電路中加入緩沖電路或鉗位電路來吸收儲存在變壓器漏感中的能量。

三、特點與應用

Flyback反激變換器具有以下幾個顯著特點：

1. 電路結構簡單 ：相比于其他類型的開關電源，Flyback反激變換器所需的組件較少，設計簡單，易于實現。
2. 電氣隔離 ：Flyback反激變換器在輸入級和輸出級之間提供電氣隔離，有助于提高系統的安全性和可靠性。
3. 寬輸入電壓范圍 ：Flyback反激變換器可以適應較寬的輸入電壓范圍，適用于不同國家和地區的電源標準。
4. 多輸出能力 ：Flyback反激變換器可以通過在變壓器上增加額外的繞組來實現多輸出功能，滿足不同負載的需求。
5. 成本效益 ：由于結構簡單且易于實現大規模生產，Flyback反激變換器具有較高的成本效益。

Flyback反激變換器的應用范圍廣泛，包括但不限于：

• 低功率開關電源：如手機充電器、筆記本電腦適配器等。
• 顯像管高壓電源：在電視機等顯像管設備中用于產生高壓以驅動顯像管。
• 絕緣柵驅動器：在電力電子設備中用于驅動絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）等功率半導體器件。
• 其他需要電氣隔離和電壓轉換的場合：如工業控制、汽車電子、醫療設備等領域。

四、結論

Flyback反激變換器作為一種重要的開關電源拓撲結構，以其簡單的電路結構、良好的電氣隔離性能、寬輸入電壓范圍和成本效益等優點，在電力電子領域得到了廣泛應用。隨著技術的不斷進步和應用的不斷拓展，Flyback反激變換器將繼續發揮其重要作用，為各種電子設備提供穩定可靠的電源支持。