對于尋找合適的開關DC/DC轉換器（“穩壓器”）的工程師來說，很少考慮反激式轉換器，因為它們設計起來很麻煩。但是，如果應用要求高電壓（功率相對較低） ），反激型是自成一體的。

由于它用于產生高電壓，因此反激式穩壓器采用變壓器確保電流隔離，出于安全考慮，取代了（非隔離）電感器。傳統的開關升壓/降壓（“降壓”/“升壓”）調節器。然而，使用變壓器確實使這種類型的穩壓器不適合高功率應用。

本文仔細研究了反激式穩壓器，探討了它的優點和缺點，并描述了應用類型這種類型的穩壓器最適合。

需要隔離

開關降壓/升壓穩壓器對電源轉換工程師來說是一個主力。可靠，高效，相對易于設計（盡管不像線性穩壓器那么簡單 - 參見TechZone文章“了解線性穩壓器的優缺點”），以及豐富的降壓/升壓穩壓器，如Fairchild Semiconductor KA34063A - 單片100 Hz至100 kHz開關電源 - 通常是設計師下一個項目的候選名單。

如同這些設備一樣受歡迎，它們確實存在一個缺點：如果設備是調節器正在通電需要高電壓，沒有辦法將電壓與可能發現危險的電壓隔離（例如，敏感的電子元件和脆弱的人）。

反激式調節器克服了這個問題。通過集成變壓器 - 充當耦合電感器 - 轉換器可獲得所需的電流隔離，以確保高壓輸出應用中的安全性。這使得反激式轉換器可用于產生設備所需的高電壓，例如CRT管，絕緣測試設備，復印機和氙閃光燈。 （請注意，雖然存在其他隔離拓撲，例如正激轉換器，但反激是最簡單的，因此也是最便宜的類型。）

反激式穩壓器拓撲還帶來了另外兩個關鍵優勢：消除初級和次級電路之間的接地回路，提高了抗噪性（參見TechZone文章“功率模塊的傳導和輻射減少技術”），以及系統中輸出連接的簡易性，而不會與主要接地相沖突。圖1顯示了反激式穩壓器的拓撲結構是如何從降壓/升壓穩壓器設計中得出的（為了清晰起見，開關控制器已被排除在原理圖之外）。

圖1：反激式穩壓器源自降壓/升壓穩壓器設計。請注意，在反激式設計中用變壓器替換降壓/升壓穩壓器的電感器（美國國家半導體提供）。

反激式穩壓器與其他類型相比具有一些其他微妙優勢。首先，降壓或升壓電壓最初可以通過初級線圈的匝數與次級線圈的匝數比來設定，然后通過調整脈沖寬度的占空比，可以巧妙地調整輸出電壓（與所有開關穩壓器一樣）調制（PWM）集成在開關控制器中。其次，反激式穩壓器拓撲結構可以輕松實現多個輸出。第三，不需要其他開關拓撲所需的輸出電感，這可能是一個棘手的設備（參見TechZone文章“電感器在完成基于功率模塊的解決方案中的作用”）。

反激式設計有一些權衡。首先是高輸出紋波電流和電壓的問題。這可以通過用作濾波器的附加外部組件在一定程度上減輕，但是設計這樣的濾波器電路是具有挑戰性且耗時的。其次，可能是最嚴格的缺點是反激式穩壓器的功率限制。

在運行中，反激式穩壓器的變壓器磁芯中的磁通量永遠不會反轉其極性。這意味著磁芯可能很容易使磁芯飽和 - 這會影響穩壓器的工作 - 除非它對于給定的功率輸出來說是沉重而笨重的。因此，反激式穩壓器傾向于用于相對低功率的應用（通常低于50 W），因此可以使用合理尺寸的變壓器。

應該注意的是，輸出側的高壓并不是需要隔離電源的唯一原因。隔離提供良好的抗噪能力這一事實使反激式設計成為一個不錯的選擇，例如，為僅需要低電壓的RS-485和RS-232等通信接口供電，同時也受益于噪聲 - 所有變壓器

雖然對于有能力的工程師來說從頭開始設計反激式穩壓器是完全可行的，但將電源基于a來自一家主要半導體供應商的開關穩壓器模塊。這些模塊通常是完全集成的芯片，只需幾個額外的外部元件即可實現高性能反激式設計。

德州儀器（TI）的TPS55010就是這類產品的一個很好的例子。該芯片旨在為PLC，數據采集和測量設備提供隔離電源。開關頻率可在100至2,000 kHz范圍內調節。

TI表示，使用相同的外部變壓器，TPS55010可通過調節初級側電壓為不同的輸入和輸出電壓組合提供解決方案。

簡化原理圖如圖2所示。

圖2：使用TPS55010的反激式穩壓器電路的簡化原理圖。

凌力爾特還提供專為隔離式反激拓撲設計的單片開關穩壓器。 LT3573將NPN電源開關與所有控制邏輯集成在一個16引腳MSOP封裝中。該芯片采用3至40 V的輸入電源供電，無需外部電源設備即可提供高達7 W的輸出功率。圖3顯示了芯片的效率曲線，輸入電壓為24 V，輸出電壓為5 V，輸出電流為800 mA時峰值為78％。

圖3：凌力爾特公司的LT3573配置為5 V輸出反激式穩壓器的效率曲線。

從圖2中的反激式穩壓器原理圖可以看出，變壓器是一個外部元件，因為它（顯然）太大而且太大而無法集成到芯片中。這可能被視為一種不便，但不僅僅是傳統降壓/升壓穩壓器拓撲結構中對電感器的要求（除了在電感器集成到模塊中的少數情況之外，請參閱TechZone文章“Design Trade-將電感器集成到功率模塊中“”。

事實證明，變壓器是反激式設計中的關鍵部件，需要滿足許多關鍵性能特性，以確保穩壓器的良好性能

首先，變壓器需要具有足夠的電感，以便在寬負載范圍內以連續導通模式工作。此外，高電感變壓器將抑制紋波電流，否則會影響初級和次級電路。

其次，變壓器應盡可能緊湊，同時仍滿足其他性能標準。較小的變壓器使用較少的鐵氧體材料，成本較低，并且占用較少的電路板空間。

第三，經驗法則是應限制變壓器的功耗（磁芯和繞組損耗）不到總功率的百分之三。設計人員應使用包含多股細線的銅繞組 - 其直徑不大于開關頻率下銅的集膚效應深度的兩倍 - 以最大限度地減少繞組損耗。

構建變壓器的替代方案是考慮WürthElectronics等制造商提供的眾多現成器件之一，可提供單正或雙正負輸出電壓（圖4）。

圖4：WürthElectronics公司生產一系列適用于反激式穩壓器的變壓器。

希望試驗反激式穩壓器的工程師可以獲得允許測試原型設計的評估套件。例如，TI的美國國家半導體產品包括基于該公司LM5020開關控制器的反激式穩壓器評估套件LM5020EVAL。

總之，反激式穩壓器是需要的設計技術的理想選擇。開關降壓/升壓DC/DC穩壓器，可通過隔離處理高壓，確保安全運行。反激式穩壓器最適合相對較低的功率運行（低于50 W），需要仔細設計/選擇輸出變壓器，以降低成本，限制產品尺寸，并抑制輸出電壓和電流紋波。