1.基础知识点
1.1 AC-DC基础分析
如图1所示
图1
总结最常见的桥式整流电路，如图2所示：
图2
电阻负荷、电感和电阻负荷、电容和电阻负荷可分为三种情况。
● 电阻负载
桥式整流电路计算主要参数如图3所示（平均输出电压和平均输出电流）：
图3
考虑到电网电压的波动±约10%的整流二极管应满足以下要求：
图4
● 电感滤波
图5为电感滤波简要示意图：
图5
输出电压由直流分量和交流分量组成，其计算公式如图6所示：
图6
R为电感阻值，RL负载电阻。由于电感电阻远小于负载电阻，因此Uo=0.9U2.只有当负载阻值远小于时ωL只有电感滤波才能达到良好的效果。桥式整流电路电感滤波的优点：整流二极管导电角大，峰值电流小，输出特性平整。桥式整流电路电感滤波的缺点：铁芯、体积大易引起电磁干扰，一般只适用于低压、大电流。
● 电容滤波
图7为电感滤波简要示意图：
图7
图8为电容滤波实际充放电波形和整流二极管导角：
图8
按直线计算充放电曲线，可按图9计算：
图9
计算公式如下：
输出电压的大小和负载RC常数有很大关系，R在没有负载的情况下接近无限大UO=√2U2。当RLC=(3～5)T/2时，UO≈1.2U2。考虑到电网电压波动在±约10%的整流二极管应满足以下要求：
当电容值越大，充放电曲线越平缓，滤波效果越好时，通过分析整流后的充放电波形。
在大电流负载下，电容滤波器的负载阻值很小。为了达到更好的滤波效果，需要使用大容量电容器，这对电容器的选择有很大的影响。
电感滤波电路是由电感器组成的滤波电路，其滤波效果相当好，但滤波电感的电感量较大，电路成本较高。通过对电容滤被或电感滤波的分析，直流输出或多或少仍有波动。复式滤波器可用于获得更平滑的直流。
● 混合滤波
LC滤波、LC π型滤波、RC π型滤波电路图如图10所示：
图10
电容滤波器适用负载较大的情况，而电感滤波器适用负载较小的情况，如果把这两种电路组合起来，就构成了如图图b所示的滤波器，它对于一般负载都可以适用。LC π型滤波器是由C滤波器和LC滤波器组合而成，先经C型滤波器滤波，然后再经LC滤波器滤波。所以π型滤波器性能比LC和C型滤波器都要优越，输出电压上获得的电压将更平滑。
各种滤波电路的性能比较如图11所示：
图11
1.2. 反极型拓扑开关电源(同名buck-boost电源)
开关电源分为BUCK、BOOST、BUCK-BOOST三种，如图12、图13、图14所示：
图12
图13
图14
BUCK也称降压斩波器，其输出均匀电压 UO小于输进电压Ui，极性相同。降压公式为Vo=Vi*D。
BOOST也称升压斩波器，其输出均匀电压UO大于输进电压Ui，极性相同。升压公式：Vo= Vi / (1-D)。
Buck-Boost也称降压或升压斩波器，其输出均匀电压UO大于或小于输进电压Ui，极性相反。其输出电压VO= (-Vi)*(D / (1-D))，可通过调整D使得输出大于或小于输入电压。
为了防止电感出现磁饱输入电压幅秒数要等于输出电压幅秒数，以此为基础进行计算可以很方便对输出电压进行计算。
2. 反激式开关电源
反激式开关电源是在Buck-Boost基础上使用带辅助端的变压器将输入端和输出端进行隔离，并且在输入端进行电压调节控制。
反激式开关电源也可称为隔离式Buck-Boost开关电源。
2.1. 反激式开关电源功能模块
反激式开关电源功能模块框图如图15所示：
图15
2.2. 反激式开关电源构成分析
2.2.1EMI和整流滤波
接地处理的EMI滤波器推荐设计如图16所示：
图16
无接地措施的产品的EMI滤波器推荐设计如图17所示：
图17
滤波器EMI传导典型差模共模等效设计图如图18所示：
图18
其中V1和V2为X安规电容放电电阻，以满足插头拔除后在1秒钟内将电压泄放到24V以下。图中LCM为共模电感的电感标称值，两个LDM为公模电感两线圈的漏感（未加差模电感时）。
如图19中所示上图为L和N公模等效滤波电路，下图为L和N差模等效滤波电路（公模电感等效取消）。
图19
LC和CL滤波电路的截止频率
CLC滤波电路的截止频率为
其中在计算时LCM＞＞LDM，并且Cx＞＞Cy。
为满足传导测试的CLASSA/B的限值要求，其如图20所示：
图20
滤波器截止频率通过实践数据为10KHZ～50KHZ，其设计的滤波器能通用大部分的运用设计，并且同时要求低于我们的开关电源的最大工作频率。
在EMI处理前端需要加上保险丝保护电路电流过大，加上压敏电阻阻止雷击和浪涌。
2.2.2. 整流滤波
此处的整流滤波和最开始讲解内容非常相似，两者的区别是前者是直接对220V交流电进行整流滤波，后者是先将220V交流电变压器降压为低压交流后再整流滤波。
常见的整流滤波电路如图21所示：
图21
采用LC和RC复合滤波电路，依据前面分析结论可得出如下结论：
VO = 1.2Vi = 1.2*220 = 264V
整流二极管的方向耐压
正向电流
（If为变压器峰值电流）。
由于此时电流值比较小为了达到较好的滤波效果可采用mH电感来作为感抗，由于AC输入端已将高频信号滤除，并且主要滤除50Hz的整流后的纹波，可将截止频率范围设定为1K左右。依据前面分析可知滤波器前端电容为主要滤波电容，为了减小开机时电容充电电流C1需要比C2容值小一些。
2.2.3. 输入输出隔离
使用带辅助端的变压器替换buck-boost中的电感来构成反激式开关电源，常见反激式开关电源变压器隔离部分如图22所示：
图22
由上图中分析可知，变压器初级作为输入，初级辅助端和次级作为两个反向输出端。由于次级和辅助端电压为固定的比值，所以通过监控初级辅助端输出电压来间接控制输出电压。通过对辅助端电压监控来动态调整初级输入端的通断时间，以确保输出电压稳定。
RCD缓冲器
RCD缓冲器用于消除此振荡电路，常见的有接地RCD和接正极RCD，如图23和如图24所示：
由于接地RCD中开关管D极电压是接正极RCD方式电压的两倍，在同时间段内会产生更强烈地振荡现象，所以在实际产品设计中多采用接正极RCD方式。
RCD构成的钳位电路在开关变换器中运用广泛，RCD参数设计对于变换器性能尤其重要，以图25反激变换器为例介绍RCD参数定性分析和定量设计。
图25
反激式变换器当开关管导通时，能量存储在励磁电感与漏感中，
当C较大时，RC时间常数较大，电容C上，电压上升缓慢。当C特别大，电容C峰值电压小于副边反射电压，电容C上电压在副边反射电压附近波动，并与电阻R形成死负载。
当RC值合适时，开关VS从关断到开通瞬间，电容C放电接近（N1/N2）*UO。
当RC值较小时，RC时间常数较小，在开关VS从关断到开通瞬间之间，电容C电压已经放电至（N1/N2）*UO，并停留在此电压处，这时电阻R形成死负载，降低了效率。
上面3种情况充放电波形如下图26所示：
图26
从抑制电压尖峰上考虑，箝位电阻R1、箝位电容C1值根据最大输入电压设计。从变换器效率设计考虑箝位电阻R1、箝位电容C1值应根据最小输入电压最大负载即最大占空比情况选取。否则，随着占空比D的增大，副边二极管导通时间缩短，箝位电容上电压会出现平台，导致箝位电容成为死负载，箝位电阻消耗励磁电感的能量，会降低变换器的效率。因此在箝位电路参数设计时，以抑制电压尖峰为主进行设计，并最终对最大占空比情况下开关管截止结束时的箝位电压与反射电压进行比对和验证。
首先，对开关管的漏源击穿电压VDSS进行分段，其中VOR+Vspike=Vclamp。因此，VDSS可以分为三段：
- 输入的直流电压值Vin；
- 主开关管VDSS的裕量VMR；
- RCD箝位电路的箝位电压Vclamp，由副边反射到原边的电压VOR和峰值电压Vspike组成。VDSS的组成如图27所示。
图27
其次，对于以上开关管VDSS的几部分进行计算：
(1)输入的直流电压Vin
在Vin取值时，以最高输入电压值为准。
(2)主开关管VDSS的裕量VMR
VMR是取开关管VDSS的10%为最小值。
(3)RCD箝位电路的箝位电压有效值Vclamp
Vclamp包括两部分，副边反射到原边的电压值和漏感产生的尖峰电压Vspike。漏感产生的尖峰电压Vspike的大小可以通过箝位电路进行抑制，副边反射到原边的电压VOR是根据输出端最高电压VO以及整流二极管导通管压降VF的最大值计算
所得：VOR=(Vo+VF)×N。开关管的VDSS减去VMR和Vin max两项就剩下Vclamp，因此有：Vclamp = VDSS-VMR-Vin max。
在箝位电路工作过程中，当箝位电容充电时可以看作漏感Ls和箝位电容C1构成串联谐振，谐振周期为T=2π LsC1。经过1/4谐振周期，箝位电容充电完毕， 充电时间相对于开关周期而言是很短暂的，因此可以近似认为电容C1的放电时间维持整个开关周期。
1)确定箝位电阻R1
Vclamp=0.9VDSS-Vin max
箝位电阻消耗的功率为：
箝位电路损耗的能量来源于漏感中储存的能量，以及副边反射电压提供的能量，所以箝位电路损耗的功率为：
其中Ls是变压器的漏感，Ipk是原边电感的峰值电流，Vor是副边反射到原边的电压，f s为开关管的工作频率。
RCD理想设计情况下，一个开关周期中箝位电路的损耗能量完全由箝位电阻消耗，因此有Pr1=Pclamp，可以解出箝位电阻
2) 确定箝位电容C1
开关关断时，存储在漏感中的能量转移到电容C1中，所以有：
Ls是变压器的漏感，I pk是原边的峰值电流，Vc0是箝位电容 C1的初始电压值，一般取零。故有：
3) 对R1和C1的验证
为了防止箝位二极管D1导通时箝位电阻成为死负载，在最大占空比下开关管S截止结束时，箝位电压应大于VOR：
2.2.4. 反相滤波输出
反相输出电路示意图如图28所示：
图28
当开关管关闭时变压器次级电压反向使得二极管导通，因输出端电流较大所以LCπ型滤波电路中电感使用较大电流值的电容。由于电感值较输入端电感值小很多，为达到较好的纹波滤波衰减效果需要使用较大容值电容，才能达到较好地滤波效果。
开关二极管并且的RC器件用于其作用是抑制反向峰值电压（浪涌电压）
对二极管的影响，以保护二极管耐压不足不致引起可能的损坏。
变压器次级线圈分布电容会储存一定电荷，可通过使用小容值电容将冷地（AGND）和热地连接起来以释放电容。