一、DCM反激式转换器简介

1. 什么是反激式拓扑？

反激式变换器是一种将输入能量周期性存储在变压器磁芯中再释放到输出端的隔离型开关电源结构。

基本组成：

• 主开关MOSFET

• 储能变压器（带气隙）

• 输出整流二极管与滤波电容

• 控制芯片（如TI UCC28700/UCC28910）

2. DCM（非连续导通模式）定义

DCM指的是：在每个开关周期内，变压器完全放电，电流降为零后才开始下一个周期，与CCM（连续导通模式）相对。

特点：

• 开关周期中磁能完全释放，磁芯无残余能量

• 峰值电流较高，但控制简单

• 容易实现电流模式控制和原边反馈

二、DCM反激式转换器的工作原理

一个完整的DCM反激周期分为三阶段：

1. 能量储存阶段（MOSFET导通）

• 开关Q1导通，输入电压为变压器原边电感充能

• 次级二极管反偏，输出端无电流

2. 能量转移阶段（MOSFET关闭）

• 磁芯开始释放能量，次级绕组正向偏置，二极管导通，能量传递至输出

3. 空载阶段（电感电流为零）

• 储能完全释放后，系统等待下一次开关开启

关键点：变压器在每周期完全放电，这使DCM结构具备天然的零电流开通（ZCS）特性，适合实现低EMI、简易反馈的设计需求。

三、TI主推DCM反激控制芯片盘点

四、DCM反激设计核心参数解析

1. 变压器设计（磁能储存核心）

公式：

ini复制编辑L_primary = (V_in_min × D_max × T_sw) / I_peak

• 设计目标是保证在最大负载和最小输入下，磁芯可以完全释放能量而不进入CCM。

• 通常使用EFD、EE型磁芯，带气隙以限制磁饱和。

2. 峰值电流（I_peak）

由输出功率与输入电压决定，计算如下：

ini复制编辑I_peak = 2 × P_out / (η × V_in_min)

• 峰值电流直接决定MOSFET耐压与变压器绕组电流规格

3. MOSFET参数选择

• 耐压：V_DS > V_in_max + 反激尖峰 + 变压器漏感尖峰（>600V 推荐）

• 导通电阻 R_DS(on)：决定导通损耗

• 推荐型号：TI DRVxxxx系列或外接MOS方案

4. 开关频率选择（30kHz~130kHz）

DCM的频率控制灵活，一般目标：

• 降低EMI选用低频（<80kHz）

• 降低体积/磁芯成本选用高频（>100kHz）

五、原边反馈与控制方式分析

TI的DCM芯片多数采用原边反馈，省略光耦件，简化设计。

优点：

• 降低BOM成本（省光耦、TL431等）

• 可靠性更高，无老化因素

• 小体积，适合电源模块化设计

实现方式：

通过检测变压器辅助绕组的电压波形，判断输出电压及电流，实现CV/CC控制。

六、DCM与CCM、QR模式对比分析

• DCM适用于**中低功率（<75W）**隔离电源

• TI的UCC287xx 系列高度集成，适配各种DCM应用

七、TI DCM反激应用案例分析

案例一：5V 2A手机适配器（10W）

• 输入：90~265VAC

• 控制芯片：UCC28700

• 特点：无需光耦反馈，低成本

设计亮点：

• UCC28700通过辅助绕组采样反馈，实现精准的CV/CC控制

• DCM工作模式简化变压器设计，峰值电流有限，便于EMI控制

案例二：工业辅助电源（24V/1A，隔离）

• 控制器：UCC28742（支持QR启动，主DCM工作）

• 功率：24W

• 优点：高效率，低待机功耗，EMI表现优良

八、DCM设计常见误区与优化建议

九、总结：为什么选择TI方案做DCM反激？

• 完整的产品生态：从控制芯片到MOSFET、驱动器、模拟前端全面覆盖

• 丰富的参考设计：TI官网提供多达数百种可下载的DCM方案

• 优异的性价比与可靠性

• 原边反馈简化BOM与布局

推荐工具：

• TI Power Designer 电源架构规划

• WEBENCH Power Designer 在线仿真器

• PMP系列参考设计文档（如PMP30753）

十、结语

DCM反激式转换器作为隔离型电源设计中的黄金方案，在TI芯片与生态的支持下，不仅能提供出色的性能表现，也具备极高的经济性和可制造性。无论是小型充电器、智能硬件，还是工业控制系统，只要正确理解其设计原理、控制特性与封装选型要点，工程师就能快速打造出高效、稳定、低成本的电源系统。