第20章 准谐振电源原理资料
准谐振反激式电源原理(NCP1207 P38)
Keywords: quasi-resonant,switching power supply, flyback, NCP1207
II
目
录
摘要 ............................................................................................................................................I Abstract .................................................................................................................................. II 第1章 绪论 ............................................................................................................................ 1 1.1.1 开关电源的发展 ................................................................................................. 1 1.1.2 准谐振开关电源的优点[3] .................................................................................. 2 1.1.3 准谐振开关电源的缺点[3] .................................................................................. 3 1.2 设计要求 ...................................................................................................................... 3 1.3 完成设计方案 .............................................................................................................. 4 1.3.1 DC-DC 主回路拓扑............................................................................................. 4 1.3.2 控制方法及实现方案 ......................................................................................... 4 1.3.3 提高效率的方法及实现方案.............................................................................. 4 第 2 章主电路设计 .................................................................................................................... 5 2.1 准谐振开关电源的基本原理[4] .................................................................................... 5 2.2 输入电路 ...................................................................................................................... 7 2.2.1 输入电路的选择 ................................................................................................. 7 2.2.2 主要参数计算..................................................................................................... 7 2.3 变换电路 ...................................................................................................................... 9 2.3.1 变压器设计......................................................................................................... 9 2.2.2 开关管选用....................................................................................................... 14 2.2.3 谐振电容 .......................................................................................................... 14 2.4 缓冲电路 ..................................................................................................................... 15 2.4.1 缓冲电路原理................................................................................................... 15 2.4.2 参数计算 .......................................................................................................... 16 2.5 输出电路 .................................................................................................................... 18 2.5.1 输出整流器的选择 ........................................................................................... 18 2.5.2 输出滤波电路设计 ........................................................................................... 19 第3章 控制电路设计 .......................................................................................................... 20 3.1 控制芯片 NCP1207 [5] ................................................................................................ 20 3.2 过电压保护电路和磁通复位检测电路 ...................................................................... 22 3.4 过电流保护电路 ........................................................................................................ 23 3.5 电压反馈电路 ............................................................................................................ 24
准谐振开关电源的设计
准谐振开关电源的设计1.引言准谐振开关电源是一种采用谐振电路来驱动开关管的电源设计。
通过控制开关管的导通时间和关断时间，实现谐振振荡，从而提供稳定的输出电压。
准谐振开关电源具有高效率、高稳定性、小体积等优点，在各种应用中得到广泛应用。
2.设计原理3.主要电路设计a.输入滤波电路输入滤波电路主要用于抑制电源噪声和滤波杂波，确保输入电源的稳定性。
一般采用电容器和电感器的组合来实现。
b.整流电路整流电路用于将交流电源转换为脉冲直流电压。
常用的整流电路包括单相全波整流电路和三相桥式整流电路。
c.谐振电路谐振电路是准谐振开关电源的核心部分，通过合理的选择谐振频率和谐振元件的参数来实现输出电压的稳定调节。
谐振电路常采用LC谐振电路，谐振元件主要由电感器和电容器组成。
d.输出滤波电路输出滤波电路主要用于去除输出电压中的纹波和杂波，确保输出电压的稳定性。
一般采用电容器和电感器的组合来实现。
4.设计要点a.合理选择谐振频率和谐振元件的参数，确保谐振电路的稳定性和输出电压的精度。
b.控制开关管的导通时间和关断时间，确保开关管工作在合适的状态，减小功耗和热损耗。
c.使用高效率的开关管和电源管理芯片，提高整体电源的转换效率。
d.使用合适的散热装置和温度感知器，确保电源的散热性能和稳定性。
e.遵循安全设计原则，采取必要的保护措施，确保电源的可靠性和使用者的安全。
5.结论准谐振开关电源是一种高效、稳定的电源设计，能够提供稳定的直流电压输出。
设计时需要合理选择谐振频率和谐振元件的参数，并控制开关管的导通时间和关断时间。
此外，合理选择开关管和电源管理芯片，使用合适的散热装置和温度感知器，严格遵循安全设计原则也是必要的。
准谐振开关电源的设计需要综合考虑电路原理、元器件选择、热设计和安全设计等因素，才能获得稳定、可靠的电源设计。
准谐振半桥开关电源电路-概述说明以及解释
准谐振半桥开关电源电路-概述说明以及解释1.引言1.1 概述在电力电子领域，开关电源是一种常见的源波变换器。
准谐振半桥开关电源电路是一种应用广泛且效率高的开关电源拓扑结构。
该电路通过谐振电容和谐振电感实现电流和电压的平滑转换，减小了开关器件的开关损耗，提高了整体能量转换效率。
本文将详细介绍准谐振半桥开关电源电路的工作原理、电路设计方法和性能分析，以及对其应用前景和发展趋势进行讨论。
通过本文的阐述，读者将能够全面了解准谐振半桥开关电源电路在现代电子领域中的重要性和广泛应用价值。
1.2 文章结构文章结构部分将会包括以下内容：1. 简要介绍文章的章节划分，包括引言、正文和结论部分。
2. 解释每个部分的作用和重要性，比如引言部分用于引入主题和背景，正文部分用于详细介绍工作原理和电路设计，结论部分用于总结研究内容。
3. 提及每个部分的具体内容和主题，引导读者对整篇文章的框架有一个清晰的认识。
通过这样的文章结构安排，读者可以更容易地理解文章的逻辑思路和主要内容，有助于他们更有效地阅读和理解文章。
1.3 目的本文旨在介绍准谐振半桥开关电源电路的工作原理、电路设计及性能分析，以便读者了解该电路的使用方法和优势。
通过深入探讨该电路的特点和性能指标，读者能够更好地应用和改进该电路，同时也有利于推动开关电源领域的发展和进步。
希望本文内容能够对电子工程师和相关领域从业者有所帮助，为他们在实际工作中的电路设计和应用提供一些参考和指导。
2.正文2.1 工作原理准谐振半桥开关电源电路是一种有效的功率转换电路，其工作原理基于谐振现象和半桥拓扑结构。
在正常工作状态下，电路由一个电源模块，一个控制模块和一个输出端模块组成。
首先，电源模块将交流电源转换为直流电压，并通过控制模块对功率开关元件进行PWM控制，使其按照一定的频率和占空比进行开关操作。
在半桥拓扑结构中，两个互补的功率开关元件分别连接到电源的正负极，通过不断地开关操作，实现电压的变换和控制。
反激准谐振工作原理
反激准谐振工作原理小伙伴们！今天咱们来唠唠反激准谐振这个超有趣的东西。
咱先来说说反激变换器是啥。
想象一下，就像是一个超级智能的小助手，它能把输入的电能变来变去。
在反激变换器里啊，有个变压器，这个变压器可不像咱们平常看到的那种老老实实传电的家伙。
它有点调皮呢，在开关管导通的时候，它就开始储存能量，就像小松鼠囤坚果一样，把电能都囤在自己这儿。
然后呢，当开关管一关，它就把储存的能量释放出去，给到负载那边。
这一存一放的过程，就像是一场能量的接力赛。
那准谐振又是咋回事呢？这就更有意思啦。
准谐振就像是给这个反激变换器加上了一个魔法咒语。
当开关管关断的时候啊，电路里会发生一些奇妙的变化。
这个时候，电路里的一些元件，像是电感啊、电容啊，它们之间就开始互相作用。
就好像是一群小伙伴在开派对，电感和电容开始玩起了一种特殊的游戏。
你看啊，电感有个特点，它不喜欢电流突然变化，就像一个慢性子的小老头。
电容呢，它对电压的变化也有自己的小脾气。
在准谐振状态下，它们之间的能量交换就变得很有规律。
比如说，电感的能量会逐渐转移到电容上，这时候电容的电压就会慢慢升高。
这个过程就像是海浪一波一波地涌过来，电容的电压就像海浪的高度一样，一点一点地变化着。
而且哦，准谐振还有个很大的好处呢。
它能够降低开关管的损耗。
你想啊，开关管就像一个忙碌的小工人，一直在那开开关关的。
如果没有准谐振这个魔法，它在开关的时候就会消耗很多能量，就像小工人干活累得气喘吁吁还浪费很多力气一样。
但是有了准谐振，就像是给小工人找了个省力的工具，让它在开关的时候能够轻松一些，损耗的能量就少啦。
在这个反激准谐振电路里啊，还有很多小细节值得我们去琢磨。
比如说，电路里的各种参数就像是做菜时的调料一样，得搭配得刚刚好。
电阻的大小、电感的电感量、电容的容量，这些都得相互配合。
如果哪个参数出了问题，就像做菜时盐放多了或者少了一样，整个电路的工作就会变得不正常。
再说说这个电路的工作频率。
反激式准谐振开关电源原理
反激式准谐振开关电源原理准谐振电路分为零电压和零电流模式，理论上也有很多方法能实现准谐振变换，但是由于涉及到比较高的电压，很多方法并不适用于无输入变压器的所谓离线开关电源。
离开实际的电路很难讨论准谐振的原理，我们首先分析一下常见的反激式开关电源工作过程，然后探讨在反激式开关电源中引入零电压ZVC准谐振的方法。
如图2所示为反激式开关电源的基本电路原理图。
VT为开关管，T为高频变压器，D1为整流管，Vin为输入的直流电压，经初级绕组LP加到开关管的漏极（集电极），假定负载二极管为理想的开关。
Lk为漏感，代表不能祸合传输到次级的磁通量，其存储的能量必须要通过其他的路径释放，另外，漏感Lk会延缓和阻止互感Lm能量的传递，存储在漏感中的能量是开关管关断时产生尖峰的原因。
互感Lm完成能量从初级（Primary）到次级（second）的传输。
Cd是代表漏极端子总的电容，包括MOS开关管的输出电容，变压器线圈的寄生电容等电路中其他的离散电容。
对于反激式开关电源，开关管是在电流最大时关断的，因而会产生关断损耗，参看图3，开关管关断后，在电源开关管截止去磁恢复阶段，一开始漏感Lk和漏极端子总的电容Cd组成的谐振回路产生过压尖峰振荡，形成振铃，然后储存在互感LM的能量对负载转移，负载二极管D1导通，形成次级电流1s给滤波电容充电，将开关管饱和期磁化的能量转移给次级电路供给负载，在此阶段，电流1s近似线性减少，逐渐降至为零。
去磁恢复阶段的后期次级绕组放电结束，负载二极管截止，能量释放完毕后，仍有一部分能量会在LM和寄生电容Cd之间以输入电压Vin为基准，产生近似的衰减余弦振荡，并维持在一定的水平，形成停滞期（dead time一死区，开关管和二极管都不导通的阶段）直到开关管导通进入下一个周期的振荡。
当开关管再次导通的时候，漏极电压VDS可能在较低的水平，也可能在较高的水平，一般而言，Cd将通过MOS管放电形成电流尖峰，如果在比较高的数值（如图3中P3点）开启，则此电容上的电压不仅使开关管导通产生很大额外的功耗，而且会产生开关噪声，形成EMT电磁干扰，Toff为开关管截止时间，Td为停滞期，因此这种工作方式为电流不连续的方式DCM（DiscontinuousCondition Mode）。
准谐振QR（quasi-resanent）开关电源
准谐振QR（quasi-resanent）开关电源我们经常提到准谐振电源，那么究竟什么是准谐振开关电源呢？众所周知，开关电源的损耗主要来自于开关管的开关过程，由于开关管不是理想的开关器件，开关过程不是瞬间完成的，存在一定的过渡时间，如图1所示，传统的方波开关电源在这个过渡转换的时间里电压和电流均为零，存在重叠的区域，因而会产生开关的损耗，随着频率的升高，这种损耗会逐渐加大而限制开关电源频率的提高，同时由于在转换过程中电压和电流短时间内的急剧变化，也会产生很大的开关噪声，形成电磁干扰EMT。
为克服方波开关电源的这一缺点，二十多年来人们一直致力于低功耗的软开关电源技术的探索，在电路中加入小电感或电容元件，利用谐振的原理，使开关两端的电压或电流的变化呈正弦波的变化规律，基本的设想是想办法使开关管能在电压过零ZVS （ZeroVoltage Switching）或电流过零ZCS （Zero Current Switching）的时候完成开关转换，以消除电压和电流的重叠，实现消除或减小功耗的目的。
谐振电源（Resonant SwitchingPower）的开关损耗能够降低，但电路相对复杂。
在反激式开关电源中广泛应用的是准谐振的模式。
所谓反激式是指原边主功率开关管与副边整流管的开关状态相反，开关管导通时，副边的整流二极管截止，反激式变换器只是在原边开关管导通时储存能量，当它截止时才向负载释放能量，故高频变压器在开关过程中，既起变压隔离作用，又是电感储能元件。
反激式开关电源因电路简洁，容易实现多路输出而在彩电中得到广泛应用。
不同于谐振开关电源谐振过程主动参与整个能量变化的过程（振荡>l}形为正弦波），准谐振模式是谐振只在整个电源能量变换的一个阶段—开关转换的时候完成（波形仍接近为方波），通过谐振使开关管在零电压（或最小电压）或者是零电流的时刻完成开关转换，同时又保持方波开关电源的高能量传输模式，因此称为准谐振（quasi-resanent ）QR。
准谐振反激式电源设计
准谐振反激式电源设计
低成本和高可靠性是离线电源设计中两个最重要的目标。
准谐振(Quasi resonant) 设计为设计人员提供了可行的方法，以实现这两个目标。
准谐振技术降低了MOSFET的开关损耗，从而提高可靠性。
此外，更软的开关改善了电源的EMI特性，允许设计人员减少使用滤波器的数目，因而降低成本。
本文将描述准谐振架构背后的理论及其实施，并说明这类反激式电源的使用价值。
基本知识
准(quasi)是指有点或部分的意思。
在实现准谐振的设计中，现有的L-C 储能电路正战略性地用于PWM电源中。
结果是L-C 储能电路的谐振效应能够软化开关器件的转换。
这种更软的转换将降低开关损耗及与硬开关转换器相关的EMI。
由于谐振电路仅在相当于其它传统方波转换器的开关转换瞬间才起作用，故而有准谐振之名。
正激准谐振开关电源工作原理
正激准谐振开关电源工作原理
嘿，朋友们！今天咱要来聊聊正激准谐振开关电源工作原理，这可真是个超级有趣的东西啊！
你看啊，就好比我们的生活中，电就像我们的血液一样重要，而开关电源呢，就是保证电能够顺畅流动的关键。
正激准谐振开关电源啊，它就像是一个聪明的指挥官。
想象一下，电源的输入就像是一群不守规矩的小家伙，横冲直撞的。
这时候正激准谐振开关电源就出马了！它通过一系列神奇的操作，把这些小家伙们都梳理得服服帖帖，变成我们需要的稳定电能。
正激准谐振开关电源里面有好多关键的部分呢！比如说那个变压器，就像是一个魔法盒子，把电的能量进行转换和传递。
还有那些电子元件，它们齐心协力地工作着，确保一切都有条不紊。
“哎呀，那它到底是怎么做到的呀？”你可能会这么问。
嘿嘿，它就像是一个节奏感超强的音乐家，能够精准地把握节奏，让电流和电压在合适的时候达到和谐共鸣！这可不是一般的厉害啊！
咱再举个例子，如果你家里的电器没有一个好的开关电源，那可能一会儿灯忽明忽暗，一会儿电视又出问题，多烦人呐！但有了正激准谐振开关电源，这些问题统统都不见啦！
在各种电子设备中，正激准谐振开关电源都发挥着至关重要的作用，没有它，我们的生活可就要乱套啦！它就像一个默默守护我们的小英雄，虽然我们可能平时不太会注意到它，但它一直在那里，兢兢业业地工作着。
所以说啊，正激准谐振开关电源的工作原理真的超级重要，我们真应该好好了解它，感谢它为我们的生活带来的便利呀！。
准谐振反激式电源原理
准谐振反激式电源原理
NCP1207是一种集成了主要功能的准谐振反激式电源控制器。
它包含了开关管驱动器、电源启动电路、电流模式控制器等组成部分，能够有效地控制和保护电源运行。
NCP1207的工作原理如下：
1.启动电路：当电源开启时，启动电路立即开始工作。
它通过一个启动电阻和一个降压电容组成，通过电容的充电过程使得控制器工作。
2.开关管驱动器：NCP1207能够控制和驱动开关管，实现开关管的正常工作。
它通过调整PWM（脉冲宽度调制）信号的占空比来控制开关管的导通和关断。
3.调整输出电压：NCP1207通过反馈电路检测输出电压，并将这个信息应用于PWM控制器中。
通过控制PWM信号的占空比，可以实现输出电压的稳定调整。
4.控制保护：NCP1207还集成了多种保护功能，如过电流保护、过温保护等。
当电源工作异常时，控制器会自动对电源进行保护，避免损坏设备。
准谐振反激式电源的优点主要包括低能耗、高效率和小尺寸等。
它可以在高频范围内工作，减小传输损耗，提高电能转换的效率。
同时，由于采用了变压器隔离、反馈控制和多重保护措施，该电源拓扑结构能够提供稳定可靠的电源输出。
总结起来，准谐振反激式电源原理是通过准谐振变换器实现高效的电能转换和稳定可靠的电源输出。
NCP1207作为一种集成了主要功能的准谐振反激式电源控制器，能够更好地实现电源的控制和保护。
第20章 准谐振电源原理
准谐振开关的优点
此外，在准谐振过程中存在固有频率抖动，将会减小 EMI 噪声，进一步降低滤波器成本。这个成因在于大 电容上的输入电压纹波。对恒定负载而言，最大纹波 电压下的导通时间和输出二极管导电时间比最小纹波 电压下的要小，导致开关频率随相等于纹波频率的扫 描频率而线性变化 (例如，对50Hz AC 工作频率的全 桥整流电路为100Hz)。这降低了150kHz到1MHz 开 关频率上的EMI。这是准谐振转换器用于阴极射线管 彩电应用的主要原因：开关频率持续变化，把电视图 像上的干扰效应减至最小。
准谐振电源原理
准谐振转换是十分成熟的技术，广泛用于消费 产品的电源设计中。新型的绿色FPS (Green FPS) 系列把这一技术的应用范围拓展到了低 功耗领域。 准谐振转换的原理是降低拓扑中电源开关的导 通损耗。谐振转换器可把导通损耗降至最低， 但工作方式迥异。
1
反激式漏极电压及电流波形
2
上图说明
5
谐振的频率问题
对于准谐振开关，器件没有固定开关频率，而 是让控制器在漏极电压到达波谷之时导通。以 往针对彩电市场设计的准谐振器件一般在第一 个波谷时导通。对负载总是很高的彩电而言， 这是一个很好的解决方案。但对于动态范围很 宽的负载来说，这会产生问题。
6
谐振的频率问题
器件关断和第一个波谷之间的时间由谐振频率 决定。器件导通和关断之间的时间由控制器设 定。对较轻的负载，由于电感需要的能量较小， 故这个时间较小，导致导通时间较短，以及输 出二极管的导电时间也变短。因此，对较轻的 负载而言，频率变高，致使开关损耗增大。
9
采用FSQ0365RN 的 20W反激式
10
上图说明
准谐振电路的工作原理
准谐振电路的工作原理
嘿，朋友们！今天咱就来聊聊超有意思的准谐振电路的工作原理。
想象一下啊，准谐振电路就像是一个聪明的舞者，在电能的舞台上尽情展现着独特的舞步。
比如说在开关电源里，它就像个小精灵在穿梭舞动！当电流和电压相互作用时，那感觉，就如同一场精彩的双人舞。
准谐振电路中，那些电子元件就像是默契的舞伴，相互配合，共同演绎出美妙的节奏。
电容就像是舞台上轻盈的丝带，存储和释放电能，为整个表演增添了灵动之美。
电感呢，则像一个稳重的舞者，稳定着电流的流动。
比如说，当开关打开时，电流开始流动，这多像是音乐响起，舞者们开始跃动起来啊！这时候的电感就努力储存能量，而电容则在一旁等待时机。
突然，开关关闭了，哇塞，这就如同一个惊喜的转折，电容开始释放能量，和电感一起产生奇妙的振荡！这多么神奇啊！
然后啊，这种振荡会一直持续，直到达到一种平衡状态。
这不就是一场精彩绝伦的表演达到高潮之后，慢慢落下帷幕嘛！这准谐振电路的工作原理是不是超级有趣呢？
在很多电子设备中，准谐振电路都发挥着重要的作用呢。
它能让设备更加高效地工作，就像给设备注入了一股强大的动力。
它能让我们的手机充电更快，让我们的电脑运行更流畅。
这难道不是一件让人特别开心和兴奋的事情吗？
我觉得啊，准谐振电路真的是电子世界里的一个神奇存在，它用看似简单的方式，却创造出了如此重要和令人惊叹的效果。
朋友们，你们说是不是呢？。
反激式准谐振开关电源讲解
反激式准谐振开关电源讲解●反激式开关电源的最大特点是：●电路简单、EMI 低。
●因此，反激式开关电源在小功率和对EMI有要求的场合应用。
反激式开关电源效率相对最低原因●开关管关断损耗：●开关管是在电流最大时关断的，关断过程承载着大电流和高电压；●变压器的漏感相对大，由于变压器漏感产生的直接、间接损耗在各种电路拓扑中最大；●开关管的开通过程也存在开通损耗。
关断损耗的减小或消除●为了减小开关管的关断损耗，可以在开关管的漏 -源极间并接电容器。
这样，在开关管关断过程中，变压器的电流就会从开关管转移到电容器中。
●由于电容器的电压不能跃变，因此在开关管关断过程中，其漏 -源极电压就是电容器的端电压，按电容器充电规律变化，如果电容器的电压上升速率明显低于开关管的开关速度，则开关管可以在很低的漏 -源极电压下关断。
●电容器缓冲开关管漏-源极电压上升,很显然，开关管是在很低的电压下关断的，这样就可以大大的减小开关管的关断损耗。
开关管的开通损耗的减小或消除●开关管的漏-源极并接电容器可以有效的减小开关管的关断损耗，但是电容器上的电压复位还像常规技术那样用RCD 方式，开关管的关断损耗的减小就会被 RCD 电路的复位损耗所抵消，甚至RCD 复位损耗明显大于开关管的关断损耗。
●因此要寻求一种电容器电压的无损耗复位方式。
开关管的开通损耗的减小或消除2●要使得电容器电压复位并且无损耗，需要采用 LC 复位方式，如无源无损耗缓冲电路可以消除电容器复位损耗。
●实际上，无源无损耗缓冲电路也存在着一定的损耗，如复位电感的损耗，二极管的损耗，大概消耗掉整机效率的2~3% 甚至更高；●如果这些损耗“消除 ”，那么，反激式开关电源的效率会有进一步的提高。
消除开通损耗的方法●除此以外，开关管的漏-源极之间的寄生电容器以及线路中的寄生电容，在开关管开通时也会造成损耗。
●如何采用最简化的电路获得最好的效果？基本方法：在开关管漏-源极电压为零时开通 —零电压开通，这在反激式电路拓扑中比较难以实现。
谐振电源原理
II. Review of Switching Characteristics
Limitations of hard-switching PWM converters
Operating frequency (50~200kHz) Power density EMI
Review of soft-switching techniques
V in
Lm Lr
Np
Ns2 Q2 DQ2 CQ2 C2 D2
14
Type 2 Half Bridge LLC Resonant Topologies
D1 Q1 DQ1 N s1 V in Cr Lr Lm Q2 Np Ns2 C0 Vout T1
DQ2
D2
15
LLC Resonant Tank
Zero-voltage switching (ZVS) Zero-current switching (ZCS)
4
Load-line trajectories of power switches
I
SOA
hard-switching
ON A1 A2
soft-switching
B
V
OFF
Load-line trajectories illustrating switching transitions
48
Regulation2
Vin=100Vac +24V Load1 Load2 Load3 Load4 Load5 24.43 23.73 24.05 24.08 24.06 +12V 11.60 12.25 11.93 11.91 11.91 +5Vs 4.95 4.95 4.95 4.95 4.96 +18V 18.24 18.22 18.22 18.24 18.25 Pin 72.00 191.10 151.20 208.20 275.00 Pout 58.17 164.04 128.96 181.20 235.83
准谐振资料开关电源
Quasi-Resonant (准谐振) Converter Topology :简介：Advantage：1)可以降低MOSFET 开关损耗，从而提高可靠性2)可以改善EMI 特性，在增加功率传输效率的同时减少EMI 干扰，减少滤波器使用数量，降低成本备注：谐振电路的定义—在具有R 、 L、 C 的交流电路中，电路两端的电压和电流位相一般是不同的，如果通过变更L 、C的参数或电源频率使其达到电压与电流的位相相同，此时电路呈现纯电阻性，这种状态就叫做谐振。
在这种情况下，电路的电阻值达到极值（最大或者最小）。
谐振分为串联谐振和并联谐振。
3)当工作在 discontinuous conduction mode 时，转换器会侦测到drain （漏极）电压波谷并在drain电压最小时开启MOSFET.当工作在 continuous conduction mode 时，转换器会工作在固定工作频率。
工作机理：1）当MOSFET 在导通时（Ton），输入电压Vin加在初级线圈上 Lm ，此时MOSFET 电流Ids 从0线性增加至最大值Ipk，在这段时间内，能量储存在初级电感，为（Lm*Ipk*Ipk）/2 .2）当MOSFET 关闭时，储存在线圈中的能量导致次级输出端的整流二极管开启。
在二级管开启的时间内（Td），输出电压Vo施加在次级线圈上，此时整流二极管的电流从最大值Ipk*Np/Ns线性减少, 而此时输入电压Vin和次级线圈反馈到初级线圈的点烟V0*Np/Ns 叠加到FET 上。
3）当二极管电流降至0时，FET的Vds 电压通过初级线圈Lm以及FET 的输出电容Coss以振幅V0*Np/Ns开始共振。
当Vds达到最小值时，准谐振开关开启MOSFET。
这样就可以减少由于漏极与源极之间的电容导致的开关损益。
这就是所谓的ZVS .4）当输出负载减少或者输入电压增大的时候， MOSFET 的Ton会减少并且开关频率增加。
准谐振电路工作原理
准谐振电路工作原理宝子，今天咱来唠唠准谐振电路的工作原理哈。
准谐振电路呢，就像是一个超级有节奏感的小乐队。
你想啊，电路里的各个元件就像乐队里的乐手，每个都有自己的角色，组合在一起就奏响了独特的“电学之歌”。
咱先说说电容和电感这对“好搭档”在准谐振电路里的表现。
电容就像一个特别能储存能量的小仓库，它可以把电能储存起来。
电感呢，这家伙有点轴，它不喜欢电流突然变化，就像一个很有原则的小卫士。
当电路开始工作的时候，电容和电感之间就开始了一场有趣的能量“传递游戏”。
电容开始放电，把储存的电能释放出来，电流就开始流动啦。
这电流一流到电感那里，电感就开始发挥它的作用了。
电感会抵抗电流的变化，于是就把电能转化成磁能储存起来。
这个过程就像接力赛一样，电容把“能量棒”传给了电感。
然后呢，电感又开始把储存的磁能再转化成电能，再传回到电容那里。
这一去一回的，就形成了一种谐振的状态。
就好像两个小伙伴在互相传球，一来一往特别有节奏。
在准谐振电路里，还有一个重要的角色就是开关元件，比如说MOSFET之类的。
这个开关就像乐队的指挥一样，它控制着整个电路的节奏。
当开关打开或者关闭的时候，就会影响电容和电感之间的能量传递。
如果开关的动作时机把握得好，就可以让电容和电感之间的谐振达到最佳状态。
比如说，在合适的时刻打开开关，电容就可以恰到好处地开始放电，电感也能顺利地接收能量。
要是开关的时机不对，那就像乐队里有人乱了节拍一样，整个电路的工作就会受到影响。
而且哦，准谐振电路还有一个很神奇的地方。
它可以在特定的频率下达到最好的工作状态。
这个频率就像是这个小乐队的最佳演奏曲目。
当电路工作在这个频率的时候，能量的转换效率最高，就像乐队在演奏自己最拿手的歌时，效果那叫一个棒。
从能量的角度来看呢，准谐振电路就像是一个特别会过日子的小家庭。
它尽可能地让能量在电容和电感之间高效地流转，不会浪费太多的能量。
不像有些电路，能量到处乱跑，最后都不知道跑到哪里去了。
第20章 准谐振电源原理资料
13
上图说明
在85VAC 到160VAC 范围上，它的满负载效 率大于80%，并在到265VAC 时下降至73%。 对小型电源而言，这是十分出色的性能，全然 得益于准谐振技术的利用。在整个工作范围上， 线路调节率和负载调节率都完全落在1% 范围 内。测得无散热器的器件温度高于室温15 度。 1.2mH 的电感和 220nF 的电容就可提供充分 的滤波，以满足标准的EMI 规范。
3
设计说明
初级电感和节点电容构成一个谐振电 路。当电感为1.4mH、节点电容为 73pF 时，由方程式4π2f2LC = 1 可计 算出谐振频率为500kHz。谐振电路为 弱阻尼。我们发现，利用这种近似法， 谐振频率与输入电压及负载电流没有 直接关联。
4
MOS管的问题
对于非连续导通模式反激式转换器，MOSFET 在固 定频率下导通 (忽略任何频率抖动产生的影响)。器件 导通，并在达到设置的电流值时关断，然后在前一个 器件导通后一段固定时间时再导通。器件的导通时间 与漏极谐振不同步。在一些情况下，当漏极电压低于 总线电压加反射输出电压之和时，器件可能导通；在 另外一些情况下，器件在漏极电压更高时才导通。这 种特性常常可在不连续反激式转换器的效率曲线上看 到：在驱动恒定负载时，由于器件导通时间上升或降 至谐振曲线的波谷，效率将随输入电压变化。
20电路谐振
I
I0
I0 2
0
f1 f 0 f 2
f
8.6
正弦稳态电路的谐振
通用谐振曲线（归一化处理）
1 2 U / R (L ) I C I0 U /R
2
R R 2 (L 1 2 ) C 1
1(
1
L
R
1(
1 2 ) RC 1 1 1 Q 2 ( ) 2
当
C 2 R 0 L
时
0
1 LC
或
f0
1 2 LC
8.6
正弦稳态电路的谐振
例1：将一线圈（L=4mH，R=50Ω）与电容器 （C=160pF）串联接在25V的电源上， （1）当f0=200KHz谐振时，求I0和UC； （2）当 f 增加10%时，再求I和UC 。
U 解：(1)I 0 0.5A R I0 1 UC I0 2500V>>U C 2 f 0C
0
1 LC
I U / Z U / R 最大
U L U C QU U 电压谐振
Q U L U C 0 L 1 U U R 0 RC
U I / Y I / G 最大
I L I C QI I 电流谐振
Q I L I C 0C 1 I I G 0GL
q在几十几百q在几十几百并联谐振串联谐振lc最大电压谐振86正弦稳态电路的谐振串联谐振并联谐振无功功率q0无功功率q0电路呈现阻性电路呈现阻性101112电抗部分对外可短路电抗部分对外可开路串联谐振和并联谐振特点对比
8.6
正弦稳态电路的谐振
8.6
正弦稳态电路的谐振Resonance
一、 RLC串联电路的谐振 二、 RLC并联电路的谐振
准谐振原理
准谐振原理1. 引言准谐振是一种特殊的振动现象，它在某些条件下可以产生非常大的振幅，而且能够维持较长时间。
准谐振广泛应用于各种领域，包括电子工程、机械工程、物理学等。
本文将详细解释与准谐振原理相关的基本原理，并确保解释清楚、易于理解。
2. 基本概念在深入讨论准谐振原理之前，我们需要了解一些基本概念。
2.1 振动振动是物体周期性地沿某个方向来回运动。
在一个完整的周期内，物体会经历从最大位移到最小位移再到最大位移的过程。
2.2 谐振当一个系统受到外力作用时，如果该系统的固有频率与外力频率接近或相同，系统就会发生共振现象，这种现象被称为谐振。
在谐振状态下，系统的能量转化效率最高。
2.3 准谐振准谐振是指当一个系统受到外力作用时，在外力频率接近或相同于系统固有频率的情况下，系统能够产生非常大的振幅，并能够持续一段时间。
准谐振是一种特殊的谐振现象。
3. 准谐振原理准谐振原理是指当一个系统受到外力作用时，在外力频率接近或相同于系统固有频率的情况下，系统能够发生共振现象，并产生非常大的振幅。
准谐振原理涉及到以下几个重要概念：固有频率、阻尼、共振曲线。
3.1 固有频率固有频率是指一个系统在没有外力作用下自然发生的频率。
对于一个简单的弹簧质点振动系统，其固有频率可以通过以下公式计算：f0=12π√km其中，f0为固有频率，k为弹簧的劲度系数，m为质点的质量。
阻尼是指一个系统在受到外力作用后，由于存在摩擦或其他形式的耗散而导致能量逐渐损失。
阻尼可以分为三种类型：无阻尼、欠阻尼和过阻尼。
•无阻尼：系统在没有能量损失的情况下进行振动，振幅一直保持不变。
•欠阻尼：系统在受到外力作用后，振幅会逐渐减小，但仍能维持一段时间。
•过阻尼：系统在受到外力作用后，振幅会逐渐减小，并且很快趋于零。
3.3 共振曲线共振曲线是指当一个系统受到外力作用时，系统的振幅随着外力频率的变化而变化的曲线。
共振曲线通常呈现出一个峰值，在峰值处系统达到最大的振幅。
准谐振反激的原理、应用及参数计算
准谐振反激的原理、应用及参数计算
如果不用固定的时钟来初始化导通时间,而利用检测电路来有效地“感测”MOSFET (VDS) 漏源电压的第一个最小值或谷值,并仅在这时启动MOSFET导通时间,结果会是由于寄生电容被充电到最小电压,导通的电流尖峰将会最小化。
这情况常被称为谷值开关(Valley Switching) 或准谐振开关。
这篇文章的目的目的在于和大家分享关于准谐振反激的原理、应用及参数计算方面的知识。
准谐振QR
Q(Quasi)
R( resonant)
主要是降低mosfet的开关损耗，而mos的开关损耗主要是来源于自身的输出电容。
从上图中，大家可以讨论一下，一般的开关损耗来自于那几个部分的寄生电容产生的。
在传统的非连续模式反激DCM)的停滞时间内，寄生电容将会跟VDC周围的主要电感产生振荡。
寄生电容上的电压会随振荡而变
化，但始终具有相当大的数值。
当下一个周期MOSFET导通时间开始时，寄生电容会通过MOSFET放电，产生很大的电流尖峰。
由于这个电流出现时MOSFET存在一个很大的电压,该电流尖峰因此会做成开关损耗。
从上面的图可以看到，准谐振跟一般的传统反激原理基本一样。
Lleak是初级漏感，Rp是初级电阻，Cp是谐振电容;
当副边绕组中的能量释放完毕之后(即变压器磁通完全复位)，在开关管的漏极出现正弦波振荡电压，振荡频率由LP、CP决定，衰减因子由RP 决定。
对于传统的反激式变换器，其工作频率是固定的，因此开关管再次导通有可能出现在振荡电压的任何位置(包括峰顶和谷底)。
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采用FSQ0365RN 的 20W反激式
10
上图说明
所示是我们在德国的全球功率资源中心 (Global Power Resource™ Center) 设计的应 用实例。R103、R104、R105、D104 和 C103 构成了漏极上最小电压级检测所需的附 加元件。
FOD2741 是误差放大器，在封装中整合了标 准光电耦合器的功能和工业标准431 参考基准。 其余元件均为反激式转换器的标准配备。
11
上图说明
对于该款设计，在175VAC 到 265VAC 的电压 范围内测得的无负载待机功耗小于130mW。 在较低的输入电压下，待机功耗甚至可低于同 类设计。在整个电压范围上，其满负载效率大 于86%，对这个功率级下的多输出反激式电源 而言已是非常高的了。它的线路调节相当出色 ― 改变输入电压时，测得的电压并没有出现 变化。对于已经调节的输出，负载调节率保持 在5% 范围之内。
13
上图说明
在85V并在到265VAC 时下降至73%。 对小型电源而言，这是十分出色的性能，全然 得益于准谐振技术的利用。在整个工作范围上， 线路调节率和负载调节率都完全落在1% 范围 内。测得无散热器的器件温度高于室温15 度。 1.2mH 的电感和 220nF 的电容就可提供充分 的滤波，以满足标准的EMI 规范。
电流模式反激式转换器在非连续导通模式下工作 时的漏极波形。这里使用的是单栅极脉冲。在第一个 时间间隔期间，漏极电流上升至到需要的电流值。然 后电源开关关断。反激式变压器中的泄漏电感与节点 电容相互振荡，产生受钳位电路限制的泄漏电感尖峰。 电感尖峰减小后，漏极电压值回落到输入电压加反射 输出电压之和。当输出二极管中的电流下降到零时， 若忽略初级电感和节点电容的影响，漏极电压将立即 跌至总线电压。但实际上漏极电压会降回图中所示的 电平级。
12
上图说明
低功率准谐振器件的推出开拓了众多新的可能性。全 球功率资源中心已利用FSQ311 器件开发出可提供 20V/100mA 输出的准谐振降压电路。待机功耗测量 在10mA 的负载情况下进行。在85VAC 到265VAC 的 全范围上，总体功耗小于400mW (包括200mW的基 本负载)，对于高达180VAC 的范围，则小于350mW。 低输入电压下性能更好，因为这时漏极电压波形的波 谷远较输入电压更高时接近零。此外，这也表明可以 利用这种设计来让0.2W电源获得50%的效率。
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设计说明
初级电感和节点电容构成一个谐振电 路。当电感为1.4mH、节点电容为 73pF 时，由方程式4π2f2LC = 1 可计 算出谐振频率为500kHz。谐振电路为 弱阻尼。我们发现，利用这种近似法， 谐振频率与输入电压及负载电流没有 直接关联。
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MOS管的问题
对于非连续导通模式反激式转换器，MOSFET 在固 定频率下导通 (忽略任何频率抖动产生的影响)。器件 导通，并在达到设置的电流值时关断，然后在前一个 器件导通后一段固定时间时再导通。器件的导通时间 与漏极谐振不同步。在一些情况下，当漏极电压低于 总线电压加反射输出电压之和时，器件可能导通；在 另外一些情况下，器件在漏极电压更高时才导通。这 种特性常常可在不连续反激式转换器的效率曲线上看 到：在驱动恒定负载时，由于器件导通时间上升或降 至谐振曲线的波谷，效率将随输入电压变化。
准谐振电源原理
准谐振转换是十分成熟的技术，广泛用于消费 产品的电源设计中。新型的绿色FPS (Green FPS) 系列把这一技术的应用范围拓展到了低 功耗领域。
准谐振转换的原理是降低拓扑中电源开关的导 通损耗。谐振转换器可把导通损耗降至最低， 但工作方式迥异。
1
反激式漏极电压及电流波形
2
上图说明
8
准谐振开关的优点
此外，在准谐振过程中存在固有频率抖动，将会减小 EMI 噪声，进一步降低滤波器成本。这个成因在于大 电容上的输入电压纹波。对恒定负载而言，最大纹波 电压下的导通时间和输出二极管导电时间比最小纹波 电压下的要小，导致开关频率随相等于纹波频率的扫 描频率而线性变化 (例如，对50Hz AC 工作频率的全 桥整流电路为100Hz)。这降低了150kHz到1MHz 开 关频率上的EMI。这是准谐振转换器用于阴极射线管 彩电应用的主要原因：开关频率持续变化，把电视图 像上的干扰效应减至最小。
7
准谐振开关的优点
与反激式转换器的不连续工作模式及连续工作 模式相比，准谐振开关提供的导通损耗更低， 因此能够提高效率和降低器件温度。通过在先 进控制器或集成电源开关中采用频率钳位电路， 可以克服简单准谐振电路在轻负载下损耗较高 的问题。
若导通过程中电流电压较低，产生的EMI 也较 小，这正是准谐振应用的情况。在1MHz 到 50MHz 的频率范围内可减小EMI。
5
谐振的频率问题
对于准谐振开关，器件没有固定开关频率，而 是让控制器在漏极电压到达波谷之时导通。以 往针对彩电市场设计的准谐振器件一般在第一 个波谷时导通。对负载总是很高的彩电而言， 这是一个很好的解决方案。但对于动态范围很 宽的负载来说，这会产生问题。
6
谐振的频率问题
器件关断和第一个波谷之间的时间由谐振频率 决定。器件导通和关断之间的时间由控制器设 定。对较轻的负载，由于电感需要的能量较小， 故这个时间较小，导致导通时间较短，以及输 出二极管的导电时间也变短。因此，对较轻的 负载而言，频率变高，致使开关损耗增大。