典型单端反激式隔离开关电源电路如图1所示,脉冲变压器TR包括初级绕组Np、次级绕组Ns1、Ns2和辅助电源绕组Nb,通过图中变压器绕组Ns1、Ns2和Nb同名端极性的标注,可以看出它是反激形式的脉冲变压器。VMOS功率开关管VT受PWM控制器IC1的驱动,RS为初级绕组充电电流峰值检测电阻,次级的负载有两路直流输出,分别为UO1和UO2,辅助绕组所产生的直流电压Ub供给PWM控制器。主输出直流电压Uo1通过电阻R及光耦IC2及稳压二极管VDZ实现电压反馈控制。当VT导通期间,TR的初级绕组电流增加并开始充磁,其两端的自感电动势极性为上正下负,感应到次级绕组自感电动势的极性为上负下正,使次级各个整流二极管截止;当VT截止时,突然切断了初级绕组的电流,根据电感电流连续的原理,初级绕组的电流仍要维持原流动方向,向VT的漏、源极之间的等效输出电容充电,并与等效电感发生频率很高的谐振,立即使初级绕组两端自感电动势的极性变为上负下正,感应到次级绕组自感电动势的极性也立即翻转变为上正下负,则次级各个整流二极管VD1、VD2和VD3由截止变为导通,TR初级绕组储存的磁场能量通过互感耦合到各个次级绕组,由各个次级绕组分别通过整流二极管向直流负载提供能量。在这个过程中TR导通期间的初级绕组通过充磁将电场能量转换为磁场能量储存起来,TR截止期间再通过次级绕组释放将磁场能量转换为电场能量。从能量守恒的角度看,每个开关周期内TR充磁、去磁的能量应该是相等的,也就是说,在每个开关周期结束时,磁芯的磁通应该恢复到原始状态,这就是磁通复位。TR初、次级电流及磁通波形如图2所示。

　　在VT导通期间(ton=t0～t1),初级绕组电流ip线性增加

　　式中的Ei是供电端直流电源电动势,Lp是初级绕组的电感量,在一个开关周期内二者基本为常量,由t0开始到达VT关断的时刻t1,初级电流达到最大值Ipmax

　　在t1时刻,TR初级储存的磁场能量Wp为

　　在VT关断期间(toff=t1～t2),次级各个整流二极管导通,次级绕组电流is由最大值开始减小

　　式中Np、Ns为初、次级绕组的匝数,Ls为次级绕组的电感量,Uo为输出直流电压,UDs为次级整流二极管的正向压降。当到达t2时刻一个开关周期T结束,VT重新导通。在t2时刻变压器剩余的磁场能量有三种可能:第一种,变压器还储存一定的能量,称作连续工作方式;第二种,变压器储存的能量刚好释放完毕称作临界工作方式;第三种,在t2时刻之前变压器储存的能量已经释放完毕,称作非连续工作方式。

　　2 脉冲变压器三种工作方式分析

　　2.1 连续工作方式

　　图2中的TR在ton期间储存能量,在toff期间向负载释放能量,当到达t2时刻,变压器储存的磁场能量没有完全释放掉。在新的一个开关周期开始时,初级绕组的充电电流初始值不会为零,而出现一个电流台阶值。此后,每一次VT导通,相应的初级绕组充磁电流都会从电流台阶值开始线性上升。根据能量守恒定律,TR在每个开关周期内应该满足充磁能量等于去磁能量的恒等关系,这样就保证了开关电源的正常工作,即　ΔWmag=ΔWdemΔWmag为充磁能量,ΔWdem为去磁能量。在TR初级绕组充磁过程中,随着初级电流ip的增大,磁芯中的磁通从Φ1增大到Φ2;去磁过程中,随着次级电流的衰减,磁芯中的剩磁也在下降,磁通由Φ2返回到Φ1的原来位置,实现磁通复位。这种工作方式下,直流输出负载RL两端的电压Uo等于