Der nächste Schritt bei der Ableitung der Schaltnetzteiltopologie besteht in der Einführung eines Transformators in den Buck- und nicht isolierten Flyback-Konfigurationen. Es ist erwähnenswert, dass es nicht erforderlich ist, die transformatorgekoppelte Boost-Schaltung zu untersuchen, da nach Verwendung des Transformators die Boost- und Flyback-Topologien genau gleich sind. Allerdings erzielen die Buck- und Flyback-Topologien durch den Zusatz eines Transformators sehr unterschiedliche Leistungen. Tatsächlich werden wir den Namen der Abwärtsschaltungstopologie mit Transformator in „Vorwärts“-Wandlertopologie ändern und den Namen Sperrwandler beibehalten. Es ist ersichtlich, dass diese Namen die grundlegenden Eigenschaften der Schaltung intuitiver beschreiben können. Beim Vorwärtswandler wird der in jedem Zyklus erzeugte Energieimpuls sofort an den Ausgang übertragen, während beim Sperrwandler die Energie jedes Impulses vorübergehend im Magnetkern gespeichert und dann an den Ausgang abgegeben wird. Der Vorgang ähnelt in gewisser Weise dem Zusammendrücken einer Feder und dem anschließenden Zurückbringen in ihre ursprüngliche Position.
Beide Topologien haben viele Vorteile. Erstens ermöglicht der zusätzliche Transformator eine sichere Isolierung, da der Transformator keinen Gleichstrom durchlässt, und die Ausgangspolarität kann angepasst werden, was eine größere Flexibilität bei der Wicklungserdung ermöglicht. Darüber hinaus ermöglicht das Windungsverhältnis zwischen Primär- und Sekundärwicklung (N=N2/N1) eine einfache Spannungsregelung, sodass die Entwickler von Stromversorgungen nun nicht mehr durch Eingangs- und Ausgangsbetriebsbereiche eingeschränkt sind. Ein letzter Vorteil besteht darin, dass mehrere Sekundärwicklungen in den Transformator gekoppelt werden können, um mehrere Spannungsausgänge zu erzielen. Bitte beachten Sie, dass die Formeln für das Verstärkungsverhältnis (Spannungsverhältnis) für Vorwärts- und Rücklauf dieselben bleiben wie für die obige nicht isolierte Struktur, jedoch ein Windungsverhältnisfaktor hinzugefügt wird (im Allgemeinen bleibt dieser nach Abschluss des Transformatorentwurfs konstant).
Eine der Einschränkungen der oben erwähnten Einzelschalter-Topologie (Einzelschalter) besteht darin, dass der Schalter den Transformator in eine Richtung antreibt, sodass der Transformator einen Rückstellmechanismus benötigt und der magnetische Fluss zum Ausgangspunkt zurückkehren muss. Diese Rücksetztechniken werden später im Detail besprochen. Die gebräuchlichste Methode ist die Verwendung eines Voltsekunden-Rücksetzers, der dem Energieimpuls entspricht, allerdings begrenzt dies den maximalen Arbeitszyklus.
Der Unterschied zwischen den beiden Topologien ist der Transformator, und dieser Unterschied ist offensichtlich. Wie bereits erwähnt, kommt der Vorwärtstransformator dem idealen Transformator sehr nahe, sodass nur sehr wenig Energie gespeichert wird (große Magnetisierungsinduktivität), sodass der Strom auf der Primärseite direkt durch die Transformatorwicklung gekoppelt wird und zur Ausgangsfilterstufe fließt. Im Gegensatz dazu hat der Rücklauftransformator eine viel kleinere Magnetisierungsinduktivität, die die gesamte von der Ausgangslast benötigte Energie speichern muss, während der sekundärseitige Strom von der Ausgangsgleichrichterdiode abgefangen wird. Beim Ausschalten des Hauptschalters wird die Polarität der Wicklung umgekehrt und die gespeicherte Energie fließt in Form von Strom durch den Ausgangsgleichrichter. Diese Unterschiede sind aus den in der Abbildung unten gezeigten Wellenformen deutlich zu erkennen. Beide Schaltkreise arbeiten mit einem Arbeitszyklus von 50 % (beachten Sie, dass aufgrund der höheren Spannung des Flyback-Schaltkreises die Anzahl der Sekundärwindungen halbiert werden muss, um das Gleiche beizubehalten). Ausgangsspannung).
