按开关管的开关条件，直流变换器可分为硬开关(Hard switching)和软开关(Soft switching)两种。硬开关直流变换器的开关器件是在承受电压或流过电流的情况下接通或断开电路的，因此在开通或关断过程中伴随着较大的损耗，即所谓的开关损耗(Switching loss)。变换器工作状态一定时，开关管开通或关断一次的损耗也是一定的，因此开关频率越高，开关损耗就越大。同时，开关过程中还会激起电路分布电感和寄生电容的振荡，带来附加损耗，因而硬开关直流变换器的开关频率不能太高。软开关直流变压器的开关管在开通或关断过程中，或是加于其上的电压为零，即零电压开关(Zero-voltage-switching,ZVS),或是通过器件的电流为零,即零电流开关(Zero-current-switching,ZCS)。这种开关方式显著地减小了开关损耗和开关过程中激起的振荡，可以大幅度地提高开关频率，为变换器的小型化和模块化创造了条件。功率场效应管(MOSFET)是多子器件，有高的开关速度，但同时也有较大的寄生电容。它关断时，在外电压作用下其寄生电容充满电，如果在它开通前不将这部分电荷放掉，则将损耗于其间内部，这就是容性开通损耗。为了减小以致消除这种损耗，功率场效应管宜采用零电压开通方式(ZVS)。绝缘栅双极性晶体管(Insulated gate bipolar transistor,IGBT)是一种复合器件，关断时的电流拖尾导致较大的关断损耗，如果在关断前使通过它的电流降为零，则可以显著地降低开关损耗，因此IGBT宜采用零电流(ZCS)关断方式。IGBT在零电压条件下关断，同样也能减小关断损耗，但是MOSFET在零电流条件下开通并不能减小容性开通损耗。谐振变换器(Resonant converter,RC)、准谐振变换器(Quasi-resonant converter,QRC)、多谐振变换器(Multiresonant converter,MRC),零电压开关PWM变压器(ZVS PWM converter)、零电流开关PWM变换器(ZCS PWM converter)、零电压转换(Zero-voltage-transition,ZVT)PWM变换器和零电流转换(Zero-currnt-transition,ZCT)PWM变换器等均属于软开关直流变换器。电力电子器件和零开关变换器电路拓扑的发展,促使了高频电力电子学的诞生。

2.2 反激式开关电源的原理

2.2.1主电路拓扑和控制方式

    图1给出了Flyback变换器的主电路图，它由开关管Q、整流二极管D1、电容Cf和变压器构成。开关管Q按PWM方式工作，变压器有两个绕组：原边绕组W1和副边绕组W2，两绕组要紧密耦合。Flyback的变压器和Forward的本质的不同，前者实际上是储能电感，用普通导磁材料铁芯时必须有气隙，以保证在最大负载电流时铁芯不饱和。Flyback变换器由于电路简洁,所用元器件少,适合于多数中小功率场合使用。