一种准谐振反激式控制器功能简介
基于ICE2QS03G芯片准谐振反激电源设计
基于ICE2QS03G芯片准谐振反激电源设计引言：准谐振反激电源是一种具有高效率、低成本、小体积和高可靠性的开关电源方案。
它广泛应用于计算机、通信设备、工业自动化等领域。
本文将基于ICE2QS03G芯片，对准谐振反激电源进行设计。
一、ICE2QS03G芯片简介ICE2QS03G是一款在准谐振反激电源中广泛使用的控制芯片。
它提供了丰富的保护功能，如过电流保护、过温保护、欠压锁定等。
此外，ICE2QS03G还提供了灵活的开关频率调节功能，可适应不同应用场景。
二、电源拓扑选择根据实际需求，我们选择准谐振反激电源作为设计方案。
该方案具有输出电压稳定、高转换效率和低电磁干扰的特点，非常适用于一些对电源要求较高的场景。
三、电源参数设计1、输出电压设计：根据具体应用需求，确定输出电压的数值。
例如，如果我们需要设计一款12V的电源，那么将输出电压设定为12V。
2、输出电流设计：根据实际应用需求，确定输出电流的数值。
例如，如果我们需要设计一款能够提供3A输出电流的电源，那么我们需要确保电源能够稳定输出3A的电流。
3、开关频率设计：ICE2QS03G芯片提供了可调的开关频率范围，我们需要根据具体需求选择适合的开关频率。
一般情况下，高开关频率能够提高转换效率，但同时也会增加开关损耗。
低开关频率可以减小开关损耗，但会增加输出滤波器的尺寸和成本。
4、输入电压范围设计：根据实际应用需求，确定输入电压范围。
一般情况下，我们需要确保电源在输入电压变化范围内能够正常工作。
四、电路设计1、输入滤波器：输入滤波器主要用于抑制输入电压的纹波和滤除高频噪声。
可以采用LC型滤波器，选择合适的电感和电容值。
2、整流桥：将输入电压转换为直流电压，可以选择全波整流桥。
3、变压器：根据设计需求，选择合适的变压器，确保能够提供所需的输出电压和电流。
4、ICE2QS03G芯片：将ICE2QS03G芯片接入电路中，根据数据手册提供的引脚连接图和工作原理进行接线。
反激变换控制器 NCP1337
最优秀的准谐振反激变换品控制器NCP1337今年EDN获奖的电源控制产品中首推 NCP1337，系因为它集成了当今小功率控制器满足绿色能源标准的各项高科技。
该产品的效率最高，待机功耗最低，EMI最低，而且处理容易。
NCP1337采用电流型准谐振的反激式控制。
它将真实的电流型调制与去磁检测结合,确保在任何负载及输入电压条件下都完全工作在临界导通型。
从而有最低的漏电压之下的关断，做到最高效率。
变压器磁芯复位的检测由IC内处理,不再用外部任何信号,这是因为利用了栅对漏的电容变化的概念去检测去磁状态称作Soxyless 。
最高振荡频率由IC内部控制在130KHz以内，防止控制器工作进入150KHz的CISPR-22EMI处理难关的区域。
采用监视回馈端的活动状态的方法，控制器可以根据电源工作的需要立即进入波动型，从而使功耗降至预置的水平以下。
每次重新起动都由IC内的软起动来控制，因此要限制其工作频率降到25Hz以下，从而防止可能出现的音频噪音。
NCP1337另一个特点，即有效地保护IC及电源。
如过流时即禁止输出脉冲,进入安全的猝发型工作模式，并试图重新起动。
一旦故障移去，器件会自动恢复。
还增加了布朗保护功能和可调的过功率保护。
Vcc的OVP保护。
内部4ms 的软起动消除了传统模式的起动应力。
总结其主要特色如下:●自由振荡临界型准谐振方式工作。
●电流型控制。
●软的波动式工作，待机时有最低的工作频率。
●自动恢复式的短路保护,由辅助绕组状态检测决断。
●过压保护。
●布朗输出保护。
●两个外部故障触发比较器(一个用于禁止,一个用于锁存)。
●内部设置的4ms软起动。
●500mA的驱动能力,输出与漏入能力相同。
●130 KHz最高工作频率。
●IC内部前沿消隐。
●IC内部过热关断保护。
●光耦直接连接的反馈方式。
●动态自供电的高压起动源，12V起动，10V关断。
●提供SPICE模型分析。
●无铅作业器件。
主要应用场合为：●AC/DC适配器为Note Book设计。
LP8773 第二代准谐振 PWM 控制器 说明书
概述LP8773是一款高性能的第二代准谐振PWM隔离反激控制器。
内置专有的准谐振技术以及高可靠的保护功能。
LP8773的“数字抗抖动”技术可以根据加载自动选择和锁定波谷，可以实现无音频噪声操作。
另外，“数字抖频”功能使LP8773与传统的QR相比，EMI 性能更优。
LP8773具有多模式控制方式。
满载时，根据输入电压不同，芯片工作于CCM模式或QR模式。
当负载减轻，芯片进入“数字频率监控”模式来提高功率转换效率。
当输出功率非常小时，芯片进入突发模式，可以达到100mW以下的待机功耗。
LP8773集成多种保护功能，包括欠压保护、VCC 过压保护、输出过压保护、逐周期电流限、管脚浮空保护、过载保护、输入电压断电保护、软启动、VCC钳位、Gate钳位等。
LP8773的保护功能都可以自适应恢复。
LP8773采用SOT23-6封装特点⏹轻松满足能效六级⏹输入电压断电保护⏹专有的准谐振技术数字抗抖动技术实现无音频噪声操作数字频率监控技术数字抖频技术优化EMI⏹小于100mW待机功耗⏹多模式控制方式提升效率⏹最大限制频率80KHz⏹QR模式，52KHz最小频率限制⏹CCM模式，自适应斜坡补偿⏹内置软启动功能⏹管脚浮空保护⏹内置同步斜坡补偿⏹前沿消隐⏹VDD欠压、过压以及钳位应用隔离AC/DC反激变换器⏹AC/DC适配器⏹SMPS电源图1 LP8773 典型应用图定购信息极限参数(注1)注1：保证满足个别性能指标。
电气参数定义了器件在工作范围内并且在保证特定性能指标的测试条件下的直流和交流电参数规范。
对于未给定上下限值的参数，该规范不予保证其精度，但其典型值合理反映了器件性能。
注2：芯片不保证参数以外的操作条件典型特性曲线电气参数（无特别说明情况下，VDD=15 V,T=25℃）A内部结构框图图3 LP8773内部框图.应用信息LP8773是一款高性能的第二代准谐振PWM隔离反激控制芯片。
内置专有的准谐振技术以及高可靠的保护功能。
准谐振反激变换 芯片
准谐振反激变换芯片准谐振反激变换芯片是一种使用半导体技术制造的电子器件，用于实现电能的高效转换和管理。
它在电力电子领域中起着至关重要的作用，常被应用于电源供应、驱动电路和各类转换器中。
本文将一步一步地回答关于准谐振反激变换芯片的关键问题，以帮助读者更好地了解其工作原理和应用领域。
第一步：什么是准谐振反激变换？准谐振反激变换是一种电力电子变换器拓扑结构，主要用于高效地将输入电源转换成所需的电压或电流输出。
它的特点是在转换过程中充分利用电感和电容的特性，以减小开关器件的开关损耗和电流/电压的峰值，从而提高整个电路的能量转换效率。
第二步：准谐振反激变换芯片的工作原理是什么？准谐振反激变换芯片的工作原理主要基于电感和电容的振荡特性。
它通常由多个开关器件、变压器、电容和电感组成。
当输入电源施加到变压器的一侧时，开关器件周期性地开关，将电流施加到变压器的另一侧。
同时，电容和电感将能量存储并释放到输出负载中。
这种周期性开关和能量存储释放的过程可以通过控制开关器件的开关状态和频率来实现。
准谐振反激变换芯片通过精确控制开关器件的开关时间和电流/电压波形，使得变压器和电容/电感的振荡达到合适的状态，以达到高效的电能转换和管理。
第三步：准谐振反激变换芯片的应用领域有哪些？准谐振反激变换芯片在电力电子领域具有广泛的应用。
以下是几个典型的应用领域：1. 电源供应：准谐振反激变换芯片被广泛应用于各种类型的电源供应，例如开关电源、充电器和逆变器。
它可以提供高效的能量转换和稳定的输出电压/电流，满足电子设备对电源的要求。
2. 驱动电路：准谐振反激变换芯片也可以用于驱动各种电机和执行器，在工业自动化和机器人领域中得到广泛应用。
它可以提供高效的电能转换和精确的电机控制，实现高性能的运动系统。
3. 新能源应用：随着可再生能源（如太阳能和风能）的快速发展，准谐振反激变换芯片也被广泛应用于新能源领域。
它可以实现将可再生能源转换成可用电能，并提供高效的电能管理和储存解决方案。
准谐振反激变换器的设计与仿真
准谐振反激变换器的设计与仿真
白思思;孙锐
【期刊名称】《工业控制计算机》
【年(卷),期】2022(35)3
【摘要】反激变换器由于输入和输出端电气隔离,同时具有效率高和体积小等诸多优点,应用十分广泛。
而准谐振反激变换器可以进一步提高开关电源的效率,因而具有更好的应用前景。
在介绍准谐振反激变换器原理的基础上,设计了一种零电压开关控制的准谐振反激变换器,并使用Saber软件对电路进行仿真,验证了设计的可行性。
【总页数】2页(P153-154)
【作者】白思思;孙锐
【作者单位】西安石油大学电子工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TM4
【相关文献】
1.基于L6565的准谐振反激式变换器设计方法
2.一种准谐振反激变换器的变压器设计方式
3.一种准谐振反激变换器的变压器设计方式
4.准谐振单端反激式变换器的分析和设计
5.高压准谐振反激变换器的仿真与研究
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反激式准谐振 计算频率
反激式准谐振计算频率一、引言在电力电子领域中，反激式准谐振电路是一种常用的电路拓扑。
它具有转换效率高、体积小、成本低等优点，广泛应用于开关电源、充电器等领域。
反激式准谐振电路的频率特性对于其性能和稳定性具有重要影响。
因此，准确计算反激式准谐振电路的频率是至关重要的。
本文将详细介绍反激式准谐振电路的工作原理、频率计算方法以及影响频率的因素。
二、反激式准谐振电路的工作原理反激式准谐振电路由开关管、磁性元件、电容和二极管等组成。
其工作原理基于开关管的开启和关闭，以及磁性元件中的电流和电压的变化。
在开关管开启时，电流流入磁性元件，同时电容充电；在开关管关闭时，电流反向流动，磁性元件中的能量传递给负载。
这个过程在一个固定的频率下重复，形成了准谐振。
三、反激式准谐振频率的计算方法反激式准谐振电路的频率计算需要考虑多个因素，包括磁性元件的参数、电容的参数以及电路的拓扑结构等。
其中，磁性元件的参数包括磁芯的磁感应强度、匝数和气隙长度等；电容的参数包括容量和耐压值等。
这些参数的选择直接影响着反激式准谐振电路的频率。
在实际应用中，通常采用经验公式或仿真软件来计算反激式准谐振电路的频率。
其中，经验公式是根据实际测试数据总结出来的，适用于特定规格的磁性元件和电容。
而仿真软件则可以通过模拟电路的实际工作情况，得到更为精确的结果。
四、影响反激式准谐振频率的因素在实际应用中，反激式准谐振电路的频率会受到多种因素的影响。
以下是其中的几个主要因素：1.输入电压和负载电流：输入电压和负载电流的变化会影响磁性元件中的电流和电压，从而影响反激式准谐振电路的频率。
在实际应用中，需要根据输入电压和负载电流的变化范围，选择合适的磁性元件和电容，以保证电路的稳定工作。
2.磁性元件的磁感应强度：磁感应强度是磁性元件的重要参数，它直接影响着磁性元件的工作状态和能量传输效率。
在实际应用中，需要根据磁感应强度的变化范围，选择合适的磁性元件，以保证电路的稳定工作。
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。
准谐振反激式AC-DC控制器芯片设计与研究
准谐振反激式AC-DC控制器芯片设计与研究准谐振反激式AC-DC控制器芯片设计与研究摘要：准谐振反激式AC-DC控制器芯片作为一种主要应用于电力电子变换器中的控制器，其设计与研究具有重要意义。
本文基于对准谐振反激式AC-DC控制器芯片的原理和特点的分析，阐述了芯片的设计目标和关键技术。
随后，通过建立数学模型，详细阐述了芯片的工作原理和基本控制策略。
最后，对芯片的性能进行了测试和验证，并提出了进一步改进方向。
关键词：准谐振反激式AC-DC控制器芯片；设计目标；数学模型；基本控制策略；性能测试1. 引言随着电力电子技术的不断发展，AC-DC变换器在电力瞬态和电压调节等领域得到了广泛应用。
准谐振反激式AC-DC控制器芯片作为其中一种常用的控制器，对于提高电力变换器的性能和效率具有重要作用。
本文旨在对准谐振反激式AC-DC控制器芯片进行深入的设计与研究。
2. 芯片设计目标准谐振反激式AC-DC控制器芯片的设计目标主要包括以下几个方面：(1) 高效率：通过优化电路结构和控制策略，提高电力变换器的转换效率。
(2) 低谐波：降低电力变换器输出电压的谐波含量，减小对其他电器设备的干扰。
(3) 宽输入电压范围：适应不同的输入电压条件，具备广泛的应用范围。
(4) 稳定性和可靠性：确保芯片在长时间运行中具有良好的稳定性和可靠性。
3. 芯片关键技术(1) 准谐振技术：准谐振技术是准谐振反激式AC-DC控制器的核心技术之一，通过减小开关器件的开关损耗和谐振电压的峰值，提高电力变换器的转换效率。
(2) 控制策略：芯片采用了精确的控制策略，包括频率控制、相位控制和电流控制等，以实现电力变换器的稳定工作和高效率转换。
(3) 稳定性分析与抑制：在芯片设计中，通过对系统进行稳定性分析，采取合适的控制措施，提高系统的稳定性和抑制干扰。
4. 芯片工作原理通过建立准谐振反激式AC-DC控制器芯片的数学模型，可以详细描述芯片的工作原理。
芯片的基本控制策略是基于电流模式控制，利用反馈回路控制电力变换器的电流和电压。
准谐振反激变换器
備註1
DCM(不連續電流模式)優點: 1.開關(MOSFET)為零導通損失 2.良好的輸入電壓/負載暫態變動響應 3.迴授容易達到穩定(單一極點) 4.二極體的逆向恢復時間不是很重要,因為在逆向電 壓出現前,電流就已降至零 5.可使用較小之變壓器 缺點: 1.在開關(MOSFET)和二極體會出現高的峰值電流 2.需要大的輸出電容值,約為操作在CCM時的兩倍
來自反激或正激繞組的磁芯去磁信號
實驗結果
這些結果來源於安森美半導體NCP1207的30W電源 下圖顯示了輸出功率減小時的谷點跳變(P3 < P2 < P1)
，以及真正輕負載情況(P4)下的跳頻。
負載最大
負載最小
結論
準諧振是減小反激電源產生的EMI的良好解決方案，而 且設計並不複雜，由於其基於相同的拓撲，因而僅需更 改控制單元。但是必須小心處理自激工作所帶來的一些 弊端，當電路需要和開關同步時，可變頻率可成為潛在 的問題。另一個潛在的問題是，當輸入電壓變化時，給 定初級峰值電流所提供的輸出功率亦會發生變化。通常 ，過載檢測基於峰值電流的監視，如果要求真正的過載 保護而不只是短路保護，則必須增加補償。
這些轉換器正日益走俏，並主要應用於消費電 子市場，但並非每位設計師都了解“準諧振” 背後的原理。
準諧振
“準諧振”通常是指將真實的硬開關轉換器與諧振 網路相結合。與常規的PWM轉換器相比，QR工作 所產生的開關損耗更小，但由於流經MOSFET的 RMS電流增大，因而導致較大的傳導損耗。然而 ，準諧振的主要優點之一在於能夠減小傳導或輻射 干擾的頻譜分量。
准谐振软开关反激变换器的研究
准谐振软开关反激变换器的研究1 引言现代开关电源发展的一个重要方向是开关的高频化，因为高频化可以使开关变换器的体积、重量大大减小，从而提高变换器的功率密度。
提高开关频率可以降低开关电源的音频噪声，改善动态响应。
实现高频化，必须降低开关损耗，软开关技术是减少开关损耗的重要方法之一。
软开关是指零电压开关（Zero Voltage Switching,ZVS）或零电流开关(Zero Current Switching,ZCS)。
它应用谐振的原理使开关变换器中开关管的电压或电流按正弦或准正弦规律变化，当电压自然过零时，使器件开通；当电流自然过零时，使器件关断，实现开关损耗为零，从而可以使开关频率提高。
反激变换器在低功率场合应用十分广泛，但是，由于开关管存在容性开通损耗，限制了开关频率的提高。
原理上有很多种方法可实现软开关，但是大多数开关要承受很高的电压应力，因此不适合用于输入电压比较高的场合。
由反激变换器的工作原理可知，当电感电流工作在断续工作模式（DCM）下，在电感电流减小到零以后，开关两端电容与变压器原边电感产生谐振，本文将研究如何利用产生的谐振来实现开关管的软开关工作，减小开关管的开通损耗。
2 准谐振软开关反激变换器工作原理准谐振软开关反激变换器工作原理如图1所示。
其中L m为原边电感，L k为原边漏感，电容C d包括开关管Q的输出电容C oss，变压器的匝间电容以及电路中的其他一些杂散电容。
R p包括变压器原边绕组的电阻以及线路电阻。
图1 准谐振软开关反激变换器原理图根据反激变换器的工作原理，当电路工作在电感电流断续时，在开关管Q开通时，流过变压器原边的电流峰值有：I=t on （1）pk,p式中：V in为输入直流电压；L为初级电感L p=L m＋L k；pt为开关管导通时间。
on图2为电路工作在DCM模式下开关管Q上的v ds波形。
图2 DCM模式下开关v ds波形从图2可以看出，在开关管Q关断之后，Q两端会产生一个电压尖峰。
准谐振反激式开关电源设计
准谐振反激式开关电源设计作者：李惺靳丽钱跃国李向锋来源：《现代电子技术》2013年第21期摘要：设计了一种基于UCC28600控制器的准谐振反激式开关电源电路，分析了准谐振反激式开关电源的工作原理及实现方式，给出了电路及参数设计和选择过程，以及实际工作开关波形。
实验证明，准谐振反激式开关电源具有输入电压范围宽、转换效率高、低EMI、工作稳定可靠的特点。
准谐振技术降低了MOSFET的开关损耗，提高产品可靠性。
此外，更软的开关改善了电源的EMI特性，允许设计人员减少滤波器的数目，降低了产品成本。
关键词：准谐振；反激； CRM； DCM； FFM； UCC28600中图分类号： TN710⁃34 文献标识码： A 文章编号： 1004⁃373X（2013）21⁃0148⁃04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。
新型的绿色电源系列控制器实现低至150 mW的典型超低待机功耗。
本文将阐述准谐振反激式转换器是如何提高电源效率以及如何用UCC28600设计准谐振电源。
1 常规的硬开关反激电路图1所示为常规的硬开关反激式转换器电路。
这种不连续模式反激式转换器（DCM）一个工作周期分为三个工作区间：（[t0～][t1]）为变压器向负载提供能量阶段，此时输出二极管导通，变压器初级的电流通过Np：Ns的耦合流向输出负载，逐渐减小；MOSFET电压由三部分叠加而成：输入直流电压[VDC、]输出反射电压[VFB、]漏感电压[VLK。
]到[t1]时刻，输出二极管电流减小到0，此时变压器的初级电感和和寄生电容构成一个弱阻尼的谐振电路，周期为2π[LC]。
在停滞区间（[t1～][t2]），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[t2]节点，MOSFET 导通时间开始时，寄生电容（[COSS]和[CW]）上电荷会通过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。
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。
准谐振单端反激式变换器的分析和设计
求小体积 、 高效率 ， 因此选择准谐振拓扑 ， 可以降低 损耗 ， 提高效率 ， 提高开关频率 ， 减小电源体积。
—
１ ０
第１ ６ 卷
第７ 期
奄涤艘舷 阖
Ｐ ＯＷ Ｅ Ｒ Ｓ Ｕ Ｐ Ｐ Ｌ Ｙ Ｔ Ｅ Ｃ ＨＮＯＬ ＯＧＩ ＥＳ ＡＮＤ ＡＰ Ｐ Ｌ Ｉ ＣＡ Ｔ Ｉ Ｏ ＮＳ
图 ７中 Ｃ Ｈ１ 监测 开关 管驱 动波形 ． Ｃ Ｈ２监测 开 关 管 漏 源 两 端 电压 波 形 ， 可 以看 出 ， 开 关 管 在 开 通
一
次侧线圈匝数为
＝
、 ／ ＝ ａ ｖ ／ ９ ３ ｏ ６ ｎ Ｈ ｉ ｘ Ｈ ／ ２ １ Ｊ ２ 匝 （ 取 ２ １ 匝 ） （ ９ ） 前漏源 电压降为零 。 使其开通损耗 大大减小 ， 达到
ＧＡＯ Ｙｕ— ｂ ｏ， ＸＩ Ｅ Ｚｈ ａ ｎ ｇ － ｇ ｕ ｉ
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ： Ａ ｑ ｕ ａ ｓ ｉ － ｒ ｅ ｓ ｏ ｎ ａ ｎ ｔ ｆ ｌ ｙ ｂ ａ ｃ ｋ ｃ ｏ ｎ ｖ ｅ ｔｅ ｒ ｒ ｉ ｓ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｅ ｄ ｆ ｏ ｒ ｔ ｈ ｅ ｐ ｏ ｗｅ ｒ ｓ ｕ ｐ ｐ ｌ ｙ ｏ ｆ ｉ ｆ ｌ ａ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｎ ｄ
电 电源 的准谐 振单 端反 激式 变 换器 。行 波 管灯 丝 、
调制器 电源功率需求不大 ． 但要求多路输 出 ， 且交 叉调整率好 ， 故而选择单端反激式变换器 ： 对于星
载、 弹载 的行 波管 放大 器ห้องสมุดไป่ตู้灯丝 、 调 制器 电源而 言 ， 要
展 。行波管放大器的电源设计要求也逐步提高 ， 要 求小体积、 高效率 、 高可靠性等。 本文详细分析了可作为行波管灯丝 、 调制器供
一种高可靠性准谐振反激式开关电源的设计王富光
收稿日期：2012-01-15一种高可靠性准谐振反激式开关电源的设计王富光，陈修林，张顺彪，谭红林（株洲南车电气技术与材料科学研究院基础与平台研发中心，湖南株洲412001）摘要：介绍了一种高可靠性准谐振反激式开关电源。
分析了准谐振反激式开关电源和电源冗余的工作原理及实现方式。
通过实验分析，验证了理论分析的准确性，提高了电源可靠性。
证明该电源降低了开关损耗，具有较高的电源效率；表明了两路冗余电源具有较好的均流效果。
关键词：准谐振；冗余；反激；开关电源Design of a High Reliability and Quasi-resonantFlyback Switching Power SupplyWANG Fu-guang ，CHEN Xiu-lin ，ZHANG Shun-biao ，TAN Hong-lin(Base And Platform R &D Center ，Zhuzhou CSR Research Of Electrical Thchnology &Material Engineering ，ZhuzhouHunan 412001，China)Abstract:A high reliability quasi-resonant flyback switching power supply is introduced.The Principles of quasi-resonant technology and power redundancy are analyzed.Experimental results confirmed the accuracy of the theoretical analysis;proved that the power decreased the switching losses and increased power efficiency;shown that redundant power supply has better current-sharing effect and high reliability.Keywords:quasi-resonant;redundancy;flyback;switching power supply随着社会对能源效率和环保问题的关注度日益提高，人们对开关电源的效率期望越来越高，而减少开关损耗是提高效率的重要途径之一。
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。
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一种准谐振反激式控制器功能简介
电源适配器(Power adapter)是小型便携式电子设备及电子电器的供电电源变换设备，按其输出类型可分为交流输出型和直流输出型;按连接方式可分为插墙式和桌面式。
广泛配套于电话子母机、游戏机、语言复读机、随身听、笔记本电脑、蜂窝电话等设备中。
表1显示了针对外部电源适配器的最新的EPA 2.0 Level V标准。
该表重点介绍了平均能效和空载功耗以及轻载功耗。
表1针对外部电源适配器的EPA 2.0 Level V标准
为此，英飞凌针对绿色电源适配器解决方案开发出全新具备数字降频、主动突发模式和折返校正等特性QR PWM IC ICE2QS03G。
2 CCM DCM与QR工作模式对照
反激式转换器广泛应用于交流/直流电源，尤其适用于输出功率低于150W的电源。
单开关反激式转化器具备三种基本工作模式：连续导通模式(CCM)、断续导通模式(DCM)和准谐振(QR)模式。
这三种工作模式都具备各自的优缺点。
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2.1 连续导通模式
图1a是典型的CCM工作波形。
转换器的输入功率是：
(1)
由于电感器存储的电能不完全转移到二次侧，因此在相同条件下，CCM工作模式所需的电感通常高于DCM工作模式所需的电感。
此外，更高的电感意味着主侧开关电流具备较低的交流/ 直流转换率，因此获得更低的导通损耗。
不过，随着原边电感值的升高，变压器的磁损耗也会增大，因此在开关导通损耗和变压器导通损耗之间需折衷考虑。
此外，在占空比大于0.5的条件下，为避免次谐波振荡，需要加入斜率补偿功能。
由于高压输入下，导通时间较短，高压下的补偿值低于低压下的补偿值。
这将使高压下的最大输出功率远远高于低压下的最大输出功率。
实际上，采用CCM工作模式的SMPS IC针对某个具体的设计只具备一条补偿曲线。
如果设计发生变化，最大功率限制性能也会随之变化。
2.2 断续导通模式
图1b是采用D CM工作模式的反激式转换器的典型工作波形。
该转换器的输入功率是：
(2)
如上所述，在MOSFET导通期间电感存储的电能在MOSFET关断期间完全转移至次侧。
最大功率只与电感、开关频率和峰值电流有关。
对于采用固定频率的设计，在不同输入电压条件下，很容易通过使最大峰值电流保持不变来限制系统的最大输入功率。
2.3 自由运行准谐振模式
图1c是在QR工作模式下的典型工作波形。
该转换器的输入功率是：
(3)
在变压器二次侧电流为零时，原边主电感和漏源及线路的寄生电容发生谐振，功率开关只在漏源电压的最低点开通。
在这种条件下，开关频率由输出负载和输入电压决定。
如果峰值电流限制保持不变，在高输入电压条件下，开关频率将大幅提高。
这将导致在高压下很高
电源招聘专家的最大输入功率。
图1反激式转换器在不同工作模式下的典型工作波型
3 ICE2QS03G 特性
由于导通电压更低，未加限频的QR工作模式虽然具备较低的开通损耗。
但是，在轻载条件下，开关频率很高，效率下降的很快。
因此，在这些条件下，需要限制开关频率。
英飞凌的数字降频(获得专利)概念由此被开发出来。
3.1 数字降频概念
对于QR工作模式而言，开关周期包括三个部分：导通时间(Ton)、关断时间(Toff)和半谐振周期(Tres)。
根据变压器主侧电感器的伏特-秒平衡，Ton和Toff 可利用(4) 和(5)等式计算，谐振周期利用(6)等式计算。
在(6)等式中，Cds 为MOSFET的漏-源极等效电容。
这就解释了为什么当负载减小或输入电压升高的情况下，开关频率会提高。
这是开关电源所不希望见到的，因为高开关频率会导致高开关损耗。
为了限制开关频率，英飞凌开发出数字降频方法，确保不在第一个谐振谷点，而是在第二个、第三个、甚至在第七个谷点进行操作——这主要取决于负载条件。
事实上，ICE2QS03G的内部有一个寄存器，称为ZC计数器。
该计数器可决定在哪个谷点打开MOSFET。
通过监控反馈电压可调节寄存器的值。
当负载电流变小时，可通过控制回路降低反馈电压，从而提高ZC计数器值，降低开关频率。
当负载电流增大时，ZC计数器值将变小。
表3详细介绍了ZC计数器的变化的工作原理，图2通过三个例子，说明ZC计数器如何随着反馈电压变化而变化。
由于采用可变ZC计数器和谷底开通，当输出负载降低时，转换器的实际开关频率会下降，如图3所示。
表 3 ZC调节方法
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图 2 数字降频图注：Clock: 时钟;Up/Down counter: 上/下计数器; case1: 例1;Case 2 : 例2;Case 3: 例3
图 3 基本QR与英飞凌QR的开关频率对照图注：Switching frequency: 开关频率;Active burst mode: 主动突发模式;Free-running QR: 自由运行QR;Output power: 输出功率3.2 主动突发模式(已获专利) 在轻载条件下，主要损耗是开关损耗和变压器磁损耗。
两者都与开关频率有关。
突发模式和跳周期模式是广泛采用的两种方法。
通过采用突发模式和跳周期模式降低轻载开关频率，可大幅提高能效。
图4为主动突发模式的运行情况。
要想进入突发模式，必须满足三个条件。
第一，反馈电压必须低于预设的阈值VFBEB——设置进入突发模式的功率。
第二，ZC 上/下计数器的值必
电源招聘专家须等于7，确保转换器处于轻载条件。
最后，屏蔽时间应为24毫秒，避免由于一些可能出现的瞬变引起的干扰。
若要退出突发模式，反馈电压应高于预设的阈值VFBLB。
在主动突发模式运行过程中，当反馈电压高于V FBBOn时，IC将启动开关操作。
当反馈电压低于VFBBOff时，IC将停止开关操作。
VFBBoff 为3.0V，VFBBOn 为3.6V。
该电压阈值远高于传统突发模式的阈值，可节省IC和反馈回路光电耦合器的能耗。
由于其具备较高的电压电平，因此具备出色的抗噪性能。
相对于突发模式，这种运行更加稳定，从而实现更高的能效。
图4 主动突发模式运行：Enter bu rst: 进入突发模式;Burst On: 突发模式打开;Burst off: 突发模式关闭;Leave Burst: 退出突发模式，Current limit level during burst mode: 在突发模式运行过程中的电流限值水平201307/20130730101758775.jpg" border=0>
3.3 最大功率限制(带折返校正功能) Pin 与Ipk 和fsw成比例，而Ipk 受电流采样限值Vcs的限制。
根据(4)等式，我们可以看到fsw 与Vin成比例。
当线路电压升高时，转换器输入功率会变得很大。
当线路电压升高时，需要限制电流采样水平，从而限制最大输入功率。
对于ICE2QS03G 而言，可通过ZC管脚输出的电流获得输入电压信息。
这是因为，辅助绕组可感应与输入电压成比例的负电压。
由于ZC管脚在内部被钳位到-0.3V，因此ZC 管脚的输出电流与输入电压成比例，如等式(12)所示。
通过调节Vcs值，可有效限制最大输入功率。
图5为检测电路。
该IC采用了数字比较电路。
图6为最大Vcs限值VS输入电压(与Izc成正比)。
4 结论本文对反激式转换器的结论是，无论在满负载、中等负载和轻负载条件下，具备数字降频特性的QR工作模式都可获得极高的能效。
利用主动突发模式特性，可将在265V(交流)输入电压条件下的待机功耗限制在100mW以下。
这使设计可轻而易举地满足相关标准要求，例如EPA2.0 Level V标准。