准谐振开关电源设计
开关电源设计-准谐振反激式开关电源的实现
数字降频的开关管漏-源极电压波形
负载进一步减轻时开关管在第三个漏-源电 压的极小值处开通
数字降频的开关管漏-源极电压波形
负载更加减小时开关管在第七个漏-源电压 的极小值处开通
应用ICE1QS01实现准谐振反激式开关电源
电路板元件排布图
电路的印制板图
电流泵对功率因数的贡献
通过简单的电路可以将开关电源的功率因 数提高到要求值。
3. 用NCP1207实现准谐振反激式开关电 源
（1）75W显示器开关电源电路图
75W显示器开关电源电路板图
75W显示器开关电源电路板元件排布图
动态自供电示意
（2）12V24W带有同步整流器的准 谐振开关电源设计实例8127D
电路图
电路板图
元件排布图
变压器设计
输入电压与整流输出电压
变压器设计
效率按87%计算，输入功率与输出功率的 关系：
变压器设计
直流母线的电流平均值
变压器设计
开关管选择800V耐压，对应的反冲电压： 其中尖峰电压选330V。
变压器设计
最大占空比：
变压器设计
开关管峰值电流：
变压器设计
开关频率为70kHz时对应的开关管导通时间
2. 应用ICE1QS01实现准谐振反激 式开关电源
解决方法2：数字降频
利用Infineon的数字降频的准谐振反激式开 关电源控制芯片ICE1QS01对反激式开关电 源进行控制，实现数字降频。
数字降频特性
数字降频的开关管漏-源极电压波形
重负载时开关管的漏-源极电压波形
数字降频的开关管漏-源极电压波形
（二）准谐振反激式开关电源的实 现
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。
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。
一种高可靠性准谐振反激式开关电源的设计
一种高可靠性准谐振反激式开关电源的设计摘要：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。
采用准谐振技术控制开关管，使其在开关管两端电压最小时开通，可以很大程度地减少开关损耗，相比传统的反激式开关电源，最多可以提高5％以上效率；同时开通过程中因开关管承受的电压较低，产生的dv／dt 也小，于是产生较小的EMI，有效的解决电磁干扰等问题。
另一方面，开关电源现已广泛应用于铁路的通信网络等系统中。
电源除了要连续运行外，还要经受高低温、高湿、冲击等考验。
这就要求电源设备必须有很高的可靠性。
采用冗余结构是一种有效提高电源可靠性的方法。
本论文通过采用准谐振控制芯片和两路冗余热备份结构，设计出一种高可靠性的准谐振反激式开关电源。
1 准谐振反激式开关电源的原理及实现方式(1)准谐振反激式开关电源原理分析准谐振反激式开关电源基本原理和等效原理图如图1、2 所示。
其中Lm 为原边励磁电感，Lk 为原边漏感。
电容Cd 包括主开关管Q 的输出电容Coss，变压器的匝间电容以及电路中的其他一些杂散电容。
Rp 为初级绕组的寄生电阻，包括变压器原边绕组的电阻，铜线的高频趋肤效应、磁材料的损耗以及辐射效应的等效电阻。
准谐振反激式开关电源工作在DCM 或CRCM 状态，副边二极管电流下降到零之后，电容Cd，原边电感Lp=Lm+Lk 以及电阻Rp 构成一个RLC 谐振电。
准谐振开关电源的设计开题报告
器件工作时的应力，效率，输出电压的波纹，成本等，并加以讨论分析，得出结论：谐振技术的应用使开关电源的可靠性，纹波干扰等问题得到很大改善，材料成本不增加而体积和重量却可以大大减少，但总效率由于低压整流较低而不能得到明显的改善。
2.解决措施
从设计中可以看出在典型的PWM的DC—DC变换器功率开关管两端并联以谐振电容，便可以使原来的硬开关变成软开关。又知电容两端电压不能跃变，减少在开关管在突然间导通的时候引起的电压浪涌，降低开关管的损耗。当开关管导通后，利用电容和变压器漏电感形成准谐振，当电容两端电压过零时，关断开关管，从而完成了零电压关断，使关断损耗在理论上降为零，大大的提高了开关管工作的效率。
[13] 候振义.直流开关电源技术及应用.北京：电子工业出版社，2006年4月.
开题报告
频率提高后，受电路中分布电感和电容或二极管中存储电荷的影响而产生浪涌或噪声。这样不仅会影响周围电子设备，而且还会大大降低电源装置本身的可靠性。目前，提高开关电源工作频率的最有效的方法，是采用软开关技术，即在开关管导通时加在开关两端的电压或通过开关的电流呈正弦波，这样既可以减少开关损耗，又可以控制浪涌的发生，使得噪声很小。
所谓软开关技术是半导体开关在开通时或断开时，在其非常短时间内，使流过开关的电流或施加在开关上的电压减小，从而降低开关损耗。这种技术最初用于谐振变换器的是1970年F．C，Schwarz采用的LC串联谐振电流谐振电路，之后，根据同样原理，其提出在开关上施加的电压为正弦波的电压谐振电路的方案。
目前，我们通过仅在开关导通及截止期间改变电压或电流的部分谐振，大大降低开关损耗，并达到实用化，完成本项设计。
2.技术路线
完成设计方案的技术路线有以下三点
①主电路的设计与实现包括：功率器件的选择和主电路的硬件设计。
反激准谐振的开关电源设计
反激准谐振的开关电源设计基于UCC28610电源网论坛老梁头反激式开关电源工作原理当开关K 导通时�由于变压器同名端�次级二极管反向截止�变压器初级电感储存能量�当开关K 关断�次级二极管正向导通�变压器初级储存的能量释放�给电容C 充电和向负载提供能量�图一 反激开关电源原理图反激式开关电源的DCM 工作模式图二 DCM模式VDS 电压波形图三 DCM模式电流波形DCM模式也叫完全能量转换模式，也就是常说的非连续模式，就是指磁芯中的能量完全释放（图三中Ip波形），次级整流二极管过零之后（图三中Is波形），初级开关管导通。
此模式的优点是次级整流管没有反向恢复问题，环路容易稳定。
但由于其磁芯能量完全释放，所以初级的电感电流降为零，此时导通的峰值电流比较大，电流有效值比较大，铜损和MOS的导通损耗比较大。
还有一个缺点由图可见当绕组中的能量完全释放完毕后，在开关管的漏极出现正弦波震荡电压，此震荡是由于MOS的结电容和原边电感引起的。
而对于传统的反激式变换器，其工作频率是固定的，因此开关管再次开通，有可能出现在震荡电压的任何位置（包括顶峰和谷底），为开关管带来开通损耗！反激式开关电源的CCM工作模式图四 CCM模式VDS电压波形图五 CCM模式的电流波形CCM模式也叫不完全能量转换模式，也就是常说的连续模式，就是指磁芯中的能量没有完全释放（图五中Ip波形），次级整流二极管没有完全过零的时候（图五中Is波形），初级的开关管导通。
此模式优点是磁芯能量没有完全释放，所以初级电感电流没有降为零，同等功率下此时的峰值电流有效值要比DCM小，所以铜损和MOS的导通损耗要比DCM小；但由于其次级整流管电流没有降到零，所以会有一个整流管反向回复时间带来的损耗。
另外CCM的负载在空载到满载变化时，会经历DCM → CRM → CCM三个阶段，当从DCM到CCM过渡时，传递函数会发生变化，容易震荡；当占空比比较大时容易产生次谐波震荡，往往需要加斜率补偿。
基于TEA1751的反激式准谐振开关电源的设计
基于TEA1751的反激式准谐振开关电源的设计摘要：准谐振是一种能够实现零电压开通，减少开关损耗，降低EMI噪声的变换方式。
该文介绍了准谐振变换的工作原理，设计并实现了一种采用芯片TEA1751为控制电路的准谐振反激式开关电源。
与传统的反激式硬开关变换器相比，减少了开关管的开关损耗，提高了开关电源的效率。
关键词：开关电源；准谐振变换；零电压开关中图分类号：文献标识码：文章编号：0 引言随着电力电子技术的发展，电力电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切，而电子设备都离不开可靠的电源，目前，开关电源以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用于电子设备，是当今电子信息产业不可缺少的一种电源方式[1]。
由于开关电源频率的提高，开关电源苦工作在硬开关状态，开关管开通时，开关管的电流上升和电压下降同时进行。
关断时，电压上升和电流下降也同时进行。
电压、电流波形的交叠产生了开关损耗，该损耗随开关频率的提高而急剧增加。
为了提高电源的效率，就必须减少开关管的开关损耗。
也就是要求开关电源工作在软开关状态。
软开关技术实际上就是利用电容与电感的谐振，以使开关管上的电压或通过开关管的电流按正弦或者准正弦规律变化，在减少开关损耗的同时也可控制浪涌的发生。
在软开关技术中，有全谐振、准谐振、多谐振等变换方式[3]。
本文引入准谐振变换方式来提高开关电源的效率。
1 反激式准谐振变换基本工作原理图1反激式准谐振开关电源的原理图图1所示为反激式准谐振开关电源的原理图，其中：RP 包括变压器初级绕组的电阻以及线路电阻，T为开关变压器，Lm 为初级励磁电感量，Llk为初级绕组漏感量，VT为MOS开关管，VD为整流二极管，Co为滤波电容，电容Cr 为缓冲电容，也是谐振电容，包括开关管VT 的输出电容COSS ，变压器的层间电容以及电路中的其他一些杂散电容。
图2反激式准谐振开关电源的工作波形准谐振变换的工作波形如图 2 所示，在准谐振变换中，每个周期可分为4个不同的时间段，各时间段分析如下：（1）t0～t1 时段开关管导通，输入电压全部加到初级电感（包括励磁电感Lm和漏感Llk）上，电感电流以斜率线性增大。
反激式准谐振开关电源.docx
摘要
随着电力电子技术的发展，电力电子设备与人们的丁作、生活的关系FI益密切， 而电子设备都离不开可靠的电源。开关电源产品广泛应用于工业自动化控制、待殊用 途设备、仪器仪表、半导体制冷制热等领域。
冃前，开关电源以小型、轻虽利高效率的特点被广泛应用于电子设备，是曲今电 子倍息产业不可缺少的一种电源方式。丨1前由于开关电源频率的提高，需耍减少开关 损耗。谐振电路，以使开关上的电斥或通过开关的电流呈止弦波，在减少开关损耗的 同时也可控制浪涌的发生，这种方式的开关电源称为谐振式开关电源。
近年来.为了实现更高的效率和更小的体积.开关电源的T.作频率有了很大的提高。 高丁•作频率能够减小外閘电感和电容的大小，从而减少系统的体积。而且由于集成电路器 件本身的发展，已经有能力提供丁作复杂的高频控制集成电路芯片。
然而，随着工作频率的不断上升，由于高频造成的开关损耗逐渐成为了一个严重的问 题。尤其是如果T•作频率不变，开关损耗不变，随看负载的不断减轻，系统的效率会随之 下降。因此，为了保持电源的效率，新一代的开关电源芯片在丁•作频率上不能再一味追求 高的「•作频率，而需要仔细分析和处理开关损耗问题。在轻载时，通过降低丁.作频率以减 少开关损耗，希望能保持高效率。因此，在不同负载下采用不同的T•作频率以提高效率的 一个趋势。
准谐振开关电源使开关电源的可靠性、纹波干扰等问题得到很大改善，材料成本 不增加而体积、重量却可以大大减少。除此之外，谐振式开关电源电路还可以克服PWM方式対负载的瞬态响应较差和易辐射等缺点，利用高频驱动的作用，降低损耗， 提高效率，减少噪声。其中，部分谐振方式，将会成为主流技术。部分谐振转换电路 技术，在理论上即可实现高频化又可降低噪声，但部分谐振转换技术的实际应用仍存 在着技术问题，故仍需在这一领域开展大量的丁作，以使得该项技术得以实用化。
准谐振Flyback开关电源的设计
准谐振设计
DCM
ton 0 ton toff tv
toff
tv
Tsw =
I pri , peak L pri Vin ,min
+
I pri , peak L pri N ps Vout + V f
+ π L pri Clump
Coss contribution alone.
I pri , peak
2.4 2.7 3
kc
2.1
0
1.2
1.5
1.8
kc
2.1
2.4
2.7
3
PRclamp = kleak
Pout
kc η kc − 1
PMOS ,on
Psw,on
4 Pout 2 = Rdson 2 3η Vin ,min
⎛ 1 kc + ⎜ ⎜V ⎝ in ,min BVdss k D − Vin ,max − Vos
For a maximum bulk voltage, select the clamping voltage:
Vclamp = Vds , max − Vin ,max − Vos
Vos: diode overshoot
Vbulk,max
Deduce turns ratio:
N s kc (Vout + V f ) N ps = = Np Vclamp
valley
MOSFET turns on in first valley
MOSFET turns on in second valley
4
Quasi-Resonant Operation
In DCM, VDS must drop from (VIN + Vreflect) to VIN Because of Lp-Clump network Oscillation half period: oscillations appear
准谐振反激式电源设计之探讨
准谐振反激式电源设计之探讨
准谐振反激式电源基于开关电源的工作原理，通过变换器来将输入电
压转换为所需的输出电压。
与传统的开关电源相比，准谐振反激式电源采
用了谐振技术，能够使开关管的开关损耗降低并提高转换效率。
同时，准
谐振反激式电源在输出电压波形方面更接近理想正弦波，减小了输出电压
的谐波含量。
在准谐振反激式电源的设计中，选择关键元件是非常重要的。
首先是
选取合适的开关管，一般采用功率MOSFET管。
这些MOSFET管具有较低的
导通压降和开通失真，能够提高电源的效率和稳定性。
其次是选取合适的
谐振电感和谐振电容，这些元件的选取需要考虑到工作频率、输出功率和
电源的效率等因素。
除了关键元件的选择，准谐振反激式电源的设计流程也是十分重要的。
设计流程一般包括以下几个步骤：确定输出电压和输出功率的要求，计算
开关管和谐振元件的参数，进行电路拓扑结构的选择，进行电路仿真和优化，最后进行实际电路的搭建和测试。
在进行电路仿真和优化时，可以使用一些专业的电路仿真软件，如PSPICE或SIMPLIS等。
通过仿真可以得到电路的工作性能参数，对电路
进行优化和调整。
在电路搭建和测试时，可以使用示波器、电压表等仪器
来检测电路的工作情况和性能。
总之，准谐振反激式电源是一种非常重要的开关电源模式。
在设计准
谐振反激式电源时，需要选择合适的关键元件，并进行电路仿真和优化。
只有经过严谨的设计流程和实际验证，才能得到高效、稳定的电源系统。
基于UCC28610的QR反激准谐振开关电源设计1
图二 DCM模式VDS电压波形
图三 DCM模式电流波形
反激式开关电源的CCM工作模式
CCM模式也叫不完全能量转换模式，也就是常说的连 续模式，就是指磁芯中的能量没有完全释放（图五中 Ip波形），次级整流二极管没有完全过零的时候（图 五中Is波形），初级的开关管导通。 此模式优点是磁芯能量没有完全释放，所以初级电感 电流没有降为零，同等功率下此时的峰值电流有效值 要比DCM小，所以铜损和MOS的导通损耗要比DCM小； 但由于其次级整流管电流没有降到零，所以会有一个 整流管反向回复时间带来的损耗。另外CCM的负载在 → CRM → 空载到满载变化时，会经历DCM CCM三个阶段，当从DCM到CCM过渡时，传递函数会发 生变化，容易震荡；当占空比比较大时容易产生次谐 波震荡，往往需要加斜率补偿。所以CCM的反馈设计 要显得复杂点。 此模式的开通损耗更为严重，由图四可知MOS管都是 在最高电压时开通。
确定合适的变压器
� 我们用AP法来确定变合适压器的变压器
AP=Ae ×⎛ LP Aw= × Ippk 2 × 10 4 ⎞
1.143
⎜ ⎜ ∆B × 450 × KO ⎟ ⎟ ⎝ ⎠ H 式中LP为初级的电感量 单位为
于0.3 结构。 AP 的单位是平方厘米 计算出来AP我们可以找到合适的磁芯，然后可以找到磁芯的 横截面积Ae Ippk 为初级峰值电流 单位A △ B为磁感应强度变化量 一般情况下△ B取值小 450 为电流密度 单位A/平方厘米 Ko 窗口利用率一般取 0.2-0.4，具体要看绕线的
确定QR的主要参数
� 输入电压范围：最低输入电压Vacmin，最高输入电压Vacmax； � � � � �
�
一般为低输入85～135VAC，高输入176 ～265VAC，全电压输入85 ～ 265VAC ； 输入频率：fac 输入交流频率，50Hz或60Hz； 输出电压：Vout； 输出电流：Iout； 整机效率： η 一般取80%； 最低开关频率：fsw 对于反激准谐振这个频率是变化，在设计时应该以最低输入电压， 最大输入功率时的最小频率来确定其它参数。一般从两个方面来考虑，一方面 为了减小变压器体积，得适当加大频率；另一方面为了降低开关损耗和 EMI， 还得适当减小频率；一般折中考虑后通常会取25KHz～100KHz； 最大输入功率：Pin Pin =（Vout × Iout） ÷ η
基于TEA1751的反激式准谐振开关电源的设计
基于TEA1751的反激式准谐振开关电源的设计摘要：准谐振是一种能够实现零电压开通，减少开关损耗，降低EMI噪声的变换方式。
该文介绍了准谐振变换的工作原理，设计并实现了一种采用芯片TEA1751为控制电路的准谐振反激式开关电源。
与传统的反激式硬开关变换器相比，减少了开关管的开关损耗，提高了开关电源的效率。
关键词：开关电源；准谐振变换；零电压开关中图分类号：文献标识码：文章编号：0 引言随着电力电子技术的发展，电力电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切，而电子设备都离不开可靠的电源，目前，开关电源以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用于电子设备，是当今电子信息产业不可缺少的一种电源方式[1]。
由于开关电源频率的提高，开关电源苦工作在硬开关状态，开关管开通时，开关管的电流上升和电压下降同时进行。
关断时，电压上升和电流下降也同时进行。
电压、电流波形的交叠产生了开关损耗，该损耗随开关频率的提高而急剧增加。
为了提高电源的效率，就必须减少开关管的开关损耗。
也就是要求开关电源工作在软开关状态。
软开关技术实际上就是利用电容与电感的谐振，以使开关管上的电压或通过开关管的电流按正弦或者准正弦规律变化，在减少开关损耗的同时也可控制浪涌的发生。
在软开关技术中，有全谐振、准谐振、多谐振等变换方式[3]。
本文引入准谐振变换方式来提高开关电源的效率。
1 反激式准谐振变换基本工作原理图1反激式准谐振开关电源的原理图图1所示为反激式准谐振开关电源的原理图，其中：RP 包括变压器初级绕组的电阻以及线路电阻，T为开关变压器，Lm 为初级励磁电感量，Llk为初级绕组漏感量，VT为MOS开关管，VD为整流二极管，Co为滤波电容，电容Cr 为缓冲电容，也是谐振电容，包括开关管VT 的输出电容COSS ，变压器的层间电容以及电路中的其他一些杂散电容。
图2反激式准谐振开关电源的工作波形准谐振变换的工作波形如图 2 所示，在准谐振变换中，每个周期可分为4个不同的时间段，各时间段分析如下：（1）t0～t1 时段开关管导通，输入电压全部加到初级电感（包括励磁电感Lm和漏感Llk）上，电感电流以斜率线性增大。
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。
基于UCC28610的QR反激准谐振开关电源设计1
基于UCC28610的QR反激准谐振开关电源设计1
接下来，我们开始设计电源。
首先确定输入电压范围和输出电压需求。
假设输入电压范围为85V-265V，输出电压为12V。
然后，根据输出功率需
求确定输出电流。
假设输出功率为20W，输出电流为1.67A。
Lmin = (VIN x D^2) / (2 x f x IOUT)
其中，VIN为输入电压范围的最小值，D为输出电压的占空比，f为
开关频率，IOUT为输出电流。
在本设计中，取最小输入电压为85V，输出电压占空比取80%，开关
频率为100kHz，输出电流为1.67A，则可以计算出电感的最小值。
接下来，我们需要选择合适的开关管和二极管。
根据输出功率计算二
极管的平均电流值，然后根据最大反向电压和电流波形选择合适的二极管。
可以选择一个反向电压大于输出电压的二极管，并具有较小的开启压降和
快速恢复特性。
最后，我们需要根据设计需求选择合适的电容来满足输出电压的纹波
要求。
Cmin = (2 x VOUT x (1-D)) / (f x ΔV)
其中，VOUT为输出电压，D为输出电压的占空比，f为开关频率，
ΔV为输出纹波电压。
在本设计中，我们可以选择一个电容的最小值。
准谐振开关电源的设计
摘要本文介绍了目前开关电源领域的发展概况，和典型开关电源主电路的拓扑结构。
分析了存在于开关电源中的影响电源效率的因素，提出了当今高效率功率变换要解决的问题，那就是开关管的开关损耗问题，分析了一种提高开关电源效率的实现方法----准谐振开关电源。
论文针对主电路中各主要元件参数进行了具体计算。
确定各分电路和所选元器件。
在控制电路设计中，经过综合比对选用开关电源专用芯片UC3867作为主要控制芯片，结合信号检测技术，设计具有完善控制和保护功能的电源系统，开关电源的效率达到85%以上。
关键词变换器软开关效率AbstractThe current development of switching power supply field is introduced. And various topology structures of main circuits of Switch power supply(SPS). Ingredients that affect the efficiency of SMPS are analized. Major problems that need to be solved in high efficiency power convert are put forward, include loss of switch, loss while switching on and etc. High efficiency power convert idea is put forward: quasi- resonant switching power supply.the parameters of main components of main circuit are computed. Determine the sub-circuit and the selected components. At the same time, it points out the key factors. After comprehensive comparison,UC3867 chip is selected as the main control chip in designing of control circuit. The technology of detection is combined to compose the power supply system, which designs the perfect control and protection function.The efficiency of switching power supply is more than 85%.Keywords:converter soft switching technology efficiency目录1 绪论 (1)1.1引言 (1)1.2选题的目的和意义 (2)1.3课题可行性分析 (3)2 开关电源 (4)2.1开关电源的种类及特点 (4)2.2开关电源的效率分析 (14)3 电路设计 (16)3.1软开关电路的种类、特点 (16)3.2软开关电路的选用原则 (19)4 准谐振开关电源的设计 (22)4.1主电路的设计 (22)4.2软开关的设计 (24)4.3控制电路的设计 (27)4.4交流滤波整流输入的设计 (34)5 结论 (37)参考文献 (38)致谢 (39)附录一控制电路图 (40)附录二原理图总图 (41)1 绪论1.1引言随着电力电子技术的告诉发展，电力电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切，而电子设备都离不开可靠的电源，进入80年代计算机电源全面实现了开关电源化，率先完成计算机的电源换代，进入90年代开关电源相继进入各种电子、电器设备领域，程控交换机、通讯、电子检测设备控制设备等都已广泛地使用了开关电源，正是由于开关电源的广泛应用和普及，使开关电源技术得到迅速发展。
一种准谐振开关电源的分析与设计
的值 近似 为 １ ， 此时 ｃ ｏ ｓ ２ ｐ ｆ （ ｔ ４ 一 ｌ ３ ） ＝ －１ ， 即这 段 时 间 为 ：
ｆ Ｗ ＝ ｐ （ ６ ）
准谐 振 技 术 就 是 在 开 关 管 漏 源 极 问 电压 下 降 到 谷 底 电压 时
开通 主开 关 管 Ｍ０Ｓ Ｆ Ｅ Ｔ ，从 而 可 以 敲 大 程 度地 减 小 开 关 管 的 开
谐振式开关电源电路图大全（准谐振反激式电源滤波器开关电源）
谐振式开关电源电路图大全（准谐振反激式电源滤波器开关电源）谐振式开关电源电路图（一）谐振式开关电源电路图（二）准谐振反激式开关电源原理分析准谐振反激式开关电源基本原理和等效原理图如图1、2所示。
其中Lm为原边励磁电感，Lk为原边漏感。
电容Cd包括主开关管Q的输出电容Coss，变压器的匝间电容以及电路中的其他一些杂散电容。
Rp为初级绕组的寄生电阻，包括变压器原边绕组的电阻，铜线的高频趋肤效应、磁材料的损耗以及辐射效应的等效电阻。
准谐振反激式开关电源工作在DCM或CRCM状态，副边二极管电流下降到零之后，电容Cd，原边电感Lp=Lm+Lk以及电阻Rp构成一个RLC谐振电路，主开关管Q两端电压Vds将产生振荡。
传统的反激式开关电源主开关管可能Vds振荡波形任一点处开通，视负载情况而定。
而准谐振反激式开关电源，不管负载情况如何，总是在当检测到Vds波形振荡到谷底时，控制器控制主开关管Q开通，降低主开关管Q的开通损耗，同时使得输出电容Cd上的能量损耗达到最小，波形图如图3所示。
图3准谐振模式的实现准谐振模式实现的具体电路如图4、5所示，辅助绕组电压检测信号与控制芯片的7脚相连。
在开关关断期间，如果检测7脚电压偏低及处于振荡的波谷时，通过芯片内部三个比较器，使得芯片内部的QR_DONE信号由0变为1，从而影响芯片内部的振荡器，开启下一周期。
谐振式开关电源电路图（三）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。
基于NCP1337准谐振电源的分析和设计
基于NCP1337准谐振电源的分析和设计2009-09-27 13:28:20 作者：孙云云楼彦华任军军郭吉丰来源:电源技术应用关键字：基于NCP1337准谐振电源的分析和设计0 引言随着全球业界对电源效率的要求越来越高，包括ATX电源、消费类电子产品等在内的电源需要更高的节能要求。
传统的电源设计都工作在固定频率模式下，从而使得功率管在高压接通，关断过程中功率管上消耗的瞬时功率较大，同时还会引起一定的电磁干扰。
而准谐振技术和软跳周期技术正好能解决这个问题，安森美公司的NCPl337控制器就是用于准谐振式开关电源的优秀代表。
1 准谐振原理准谐振变换的原理是降低拓扑中电源开关的导通损耗，一般的反激式开关电源其MOSFET开通／关断时间固定，工作在固定频率。
如图1所示，我们可以看到在磁复位的过程中，由于变压器电感和功率管上寄生电容存在，使得开关管上的压降存在振荡。
但是可以发现电压振荡曲线中的A点，就是MOSFET漏源电压的第一个最小值(或称谷值)，如果我们在这个时候让MOSFET管开通，那么导通的电流尖峰将会最小。
在某些条件下，甚至可以获得零电压开关(ZVS)。
通过调节改变电源的工作频率来进行，不管当时负载或线路电压是多少，MOSFET始终保持在谷底的时候导通。
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。
2 NCPl337简介NCPl337是一款增强型的准谐振脉冲宽度调制电流模式控制器，它结合了真正的电流模式调制器与去磁检测器，确保电源在任何负载条件下均能工作在不连续的导电模式。
它集成了组建严格可靠的开关电源(SMPS)所有必要的元件和功能。
图2是管脚排布图。
其主要特性：1)自由运行的边界／临界模式，准谐振控制；2)最小开关频率(25 kHz)跳周期模式；3)独立于辅助电压的自恢复短路保护；4)内置两种外部失效模式触发比较器(禁止和锁定)；5)内置4．0ms的软启动；6)500mA峰值电流驱动能力；7)最高工作频率130kHz；8)内部前端消隐，内部过温保护；9)12～10V问的动态自供电技术(DSS)。
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控制IC的选择
准谐振控制IC可以选NCP1207 或者ICE1QS01/2 价格：NCP1207略贵于UC2842
2.1、DC/DC准谐振变换器
72V蓄电池电压等级 输出12V/12.5A
电路结构
准谐振反激式 控制芯片：NCP1207 输出整流采用智能同步整流器，用分立元件 控制
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。如 何采用最简单的电路实现？ 基本思路：在开关管漏-源极电压为极小值时开通开 关管，这时电容器上的电压最低、储能最低！
Ein 1 T 4 2 Q 1 3 C 2 3
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。
Ein 1 T 4
2 2 R D
3
Q 1 3 C
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。
谷底开通的波形
重负载时开关管在第一个 漏-源电压的极小值处开通 负载减轻后开关管在第二个 漏-源电压极小值处开通
负载进一步减轻时开关管 在第三个漏-源电压的极小 值处开通
负载更加减小时开关管在 第七个漏-源电压的极小值 处开通
空载状态下的触发模式
二、准谐振开关电源设计
这是一种元件最少的电路拓扑 可以基本消除开关管的关断损耗 选择适当的参数还可以减少开通损耗 基本上消除了开关损耗
2.1.2、双机并联
双机并联或多机并联可以提高输出 电流
空载、5A、15A、25A VDS波形
2.1.3、故障波形
如果试验或实际运行时电路出现故 障会怎样？
首先看正常的启动过程
启动过程看FB端的电压波形，在正常启动过 程，FB端进会持续一个很短的高电平 （4.2V）状态，启动过程结束后FB端电压下 降到正常电压值。
FB端电压波形
空载起动
4A电源电压 60V起动
5A电源电压90V起动
如果启动过程中FB端持续高电 位则意味着故障状态
主要是反馈开路以及输出短路状态
反馈失效的FB端电压
反馈失效CS端波形
反馈失效的VDS波形
这个波形是在电路没有进入输出过电压锁定前的开关管工作状态。
反馈失效的VDS波形
反馈失效后，去磁电路进入输出过电压保护 状态,电路进入锁定状态。 芯片锁定，开关管锁定（关断状态）开关管 漏-源极电压为一条直线（电源电压） 与此同时，输出电压将高于设定值
电路
主要元器件的选择
开关管：IXYS的42A/250V的MOSFET 同步整流MOSFET： IXYS的230A/75V的 MOSFET 由于是模块，不能采用铝电解电容器，输 入电源旁路电容器：多只1812封装介质材 料为X7R的100V/2.2μF陶瓷贴片电容器； 输出整流滤波电容器采用多只1206封装的 10μF，介质材料X7R的陶瓷贴片电容器； 缓冲电容器：22nF/630V，CBB13聚丙烯 电容器
准谐振控制
优势
–简单 –噪声小 - EMI小 –高效 • 缺点
–频率可变 –负载小时功耗大 –无过功率保护
NCP1236主要特性
固定频率电流模式工作及内部谐波补偿； 在轻载和待机条件下频率折返及跳跃模式； 基于计时器的过载保护锁存（A版）或自动恢复（B版）； 具有Brownout检测的高压电流源和动态自供电； 频率调整优化EMI特性； 可调过功率补偿； VCC工作电压最高达28V具有过电压检测； ±500mA峰值推/拉电流； 4.0ms软启动； 内部过热闭锁；
输出端电压
故障状态分析
由于NCP1207内部具有去磁电压超限保护功 能，因此当反馈环节开路时去磁电压会超过 保护限制值，从而关闭NCP1207的输出，电 路恢复工作需要再次上电。 由于有了去磁电压超限保护。因此，在电路 设计合理的状态下即使反馈开路也不会出现 开关管漏-源极电压超过击穿值的现象，因此 电路是安全的。这对于反激式开关电源尤为 重要。
输入电压90V、输出电流 5A
输入电压90V、输出电流 10A
输入电压90V、输出电流 12.5A
测试结果分析
在最大负载条件下的效率为87% 主要损耗为变压器漏感以及开关管关断过程 由于变压器漏感所引起的附加损耗，如果这 个损耗基本消除可以将效率提高6%或更高。 这样，准谐振加智能同步整流器的组合方式 就可以获得92%以上的DC/DC变换效率
由于采用峰值电流型控制模式，即使在变 压器磁芯饱和（如反馈失效时）也会及时 地关闭开关管，其反应速度取决于电流检 测电路的速度，选用电阻检测电流的反应 时间快于用电流互感器检测电流的反应速 度。
小结
通过对电压相对比较低的DC/DC准谐振电源 电路的设计与调试，充分地了解了NCP1207 的正常与非正常中作状态，清楚了出现问题 时寻找故障所在的基本思路，为设计其他电 压等级的准谐振开关电源奠定坚实的基础。
测试结果分析
用NCP控制准谐振开关电源时，开关频率取决于变 压器的设计和缓冲电容器的参数。 变压器设定满载最低输入电压时开关频率为 80kHz，实际工作频率仅为约40kHz。 其原因是：1.变压器设计的磁路气隙的电感量大于 设计值的20%，需要增加气隙到1.2mm； 2.由于缓冲电容器选值过大（为了限制变压器漏感 造成的过大的尖峰电压），电容器的谐振复位时间 显得太长，占据了比较大的占空比（近15%），导 致开关管的导通占空比减小。为了获得足够的输出 功率而不得不延长开关管的导通时间和输出整流器 的工作时间，这使得开关频率明显低于设计值。
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。
反激式准谐振开关电源设计
齐芳圆 15810990842
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反激式开关电源
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。
变压器参数
磁芯：PQ35/35 一次侧绕组：多股15匝 二次测绕组：多股3匝 去磁绕组：双股0.20mm/3匝 气隙：1.0mm
电路板图
2.1.1、正常状态的VDS电压波形
输入电压60V、输出电流1A 输入电压60V、输出电流5A
输入电压70V、输出电流 5A
输入电压80V、输出电流 5A
准谐振工作模式是最好的选择
准谐振工作模式可以在 最简单的电路拓扑下实 现。
D Ein 1 T 4 Vo
开关管电压波形
Co 2 Q 1 3 Cs 2 3
实现的关键
开关管漏-源极电压为极小值时开关管导通。 这是一个变频、变占空比的工作方式。 如何调节输出功率？同时还要满足准谐振工 作状态？ 可以在第一个漏-源极电压谷底开通，也可以 在第二个、第三个、第n个漏-源极电压谷底 开通。
NCP1236内部原理方框图
过功率补偿电路原理图
频率抖动
定频电流模式反激控制器NCP1236
NCP1236典型应用实例