正激变换器电路设计与分析
为PCB设计电源或调节器?您可以考虑使用正向转换器进行调节。
在pcb中使用的许多功率调节方法中，开关模式电源是有用的，因为它们可以配置为抗强纹波。典型的降压-升压开关变换器可以通过输出引线将开关噪声发送到下游电路，这已被证明会在高输出电流时导致数字电路的无意切换。
如果您需要低噪声直流输出电源，而不必担心强开关噪声，正激变换器是中等功率输出应用的一个很好的选择。
反激变换器与正激变换器
有趣的是，术语“正激变换器”有时被用来指反激变换器，但这是不正确的。正激变换器设计具有类似的拓扑结构，两者都是开关模式变换器，在输入和输出级之间使用变压器进行电隔离。两种转换器都可以设计为降压或升压模式。然而，正激变换器解决了一个特殊的问题变压器铁心反激变换器中发生的饱和。
在实际的变压器中，变压器铁芯中的磁化需要以与输入电压/电流相同的速率切换方向，以便在次级线圈中诱导电流。当一次电流过大时，磁场导致磁芯饱和，磁滞现象将使次级线圈中感应到的信号失真。这意味着在一个真正的变压器的初级线圈电流必须小于饱和电流。这限制了在反激变换器中可以可靠使用的电流。
正激变换器通过使用二极管和三绕组变压器解决了这一问题。变压器上的第三绕组和二极管用来迫使变压器复位。与反激变换器相比，正激变换器成本更高，速度更快瞬态响应时间，更高的电源效率，和更低的纹波输出。
较低的输出纹波和输入和输出级之间的电隔离确保在级之间和输出中有较少的传导EMI。当人们还考虑解决反激变换器中出现的饱和问题时，正激变换器适用于调节数百瓦的功率。
下面的电路图显示了一个典型的反激变换器和正激变换器。注意输入和输出侧变压器的极性;一次绕组和二次绕组变压器的绕组方向相同，以保证电流具有相同的极性，通常采用N:1(一次:二次)的比例来分析该电路。PWM信号应用于Q1上的门。
正激变换器中的PWM调节
正激变换器的调节是通过在正激变换器中应用a来实现的脉宽调制信号到转换器输入端晶体管(通常是MOSFET)的栅极。拓扑结构类似于反激变换器，尽管在输出侧有一个额外的二极管和电感，以及使用三绕组变压器而不是两绕组变压器。与破压-升压开关稳压器相比，正激变换器利用变压器的电流隔离来抑制传导电磁干扰传播到变换器的输出侧。
输出端的电感，PWM信号的占空比和开关频率是决定对输出电流的调节水平的主要因素。如果初级线圈的匝数等于第三线圈的匝数，占空比通常设置为小于50%。很简单，使用更高频率的PWM信号和更大的输出电感将减少输出电流上的峰间波动，这表现为三角形波。输出电流的纹波及其定义方程如下图所示。注意，N是上面正变换器电路图中显示的匝数比。
从正激变换器输出电流波动
正向变换器仿真
分析正激变换器所涉及的主要仿真是带PWM信号的时域仿真。您需要构造一个PWM波形，并将其连接到正激转换器中的MOSFET上的门。如果您想比较输入和输出峰值之间的电压/电流波动，还需要构造具有叠加纹波波形的输入电压。使用一个直流扫描允许您检查功率转换效率，并确定何时输出开始表现得像一个高非线性电路．
暂态分析对于检查所使用的PWM频率的有效性也是至关重要的。瞬态响应时间将是决定您可以使用的开关频率的限制因素。通常，您可以通过在输出端使用较小的电容来减少瞬态响应时间(等于电容器和负载电阻的RC时间常数)，但这会导致在输出端看到更大的纹波。一种选择是使用较低的PWM频率，并在输出上添加过滤以抑制剩余开关噪声和PWM纹波。
通过使用有源箝位正激变换器，您可以在其他领域获得更高的功率效率和类似的性能。这种设计只需要一个双绕组变压器，但它迫使变压器复位与多个fet在输入和输出侧的转换器。该转换器的电路图如下所示。
有源箝位正激变换器电路图
在PCB上布局之前，功率调节电路需要仔细的设计和分析，并且您可以使用OrCAD PSpice模拟器从节奏．然后，您将能够将正向转换电路连接到下游电路，使您全面了解系统的行为及其对噪声的响应复杂PCB设计．
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