准谐振反激变换器
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
只要正確設計，準方波轉換器亦可帶來一些優點，特別 是在電源必須靠近敏感信號如RF或視頻信號工作的應 用中。因此，這些轉換器不僅非常適合用於電視機、機 頂盒或DVD錄影機，也很適用於線路濾波器尺寸可大 大減小的外部電源。
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
備註2
CCM(連續電流模式)優點: 1.開關(MOSFET)及二極體的峰值電流為操作在 DCM時的一半 2.不需很大的輸出電容 缺點: 1.會有二極體的逆向恢復損失 2.迴授不易達到穩定(兩個極點和一個右半平面的零 點)
綜合以上結論,當你的輸出為高電壓低電流時,最好 設計操作在DCM.反之,如果為高電壓高電流時,則最 好操作在CCM.
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。
準諧振(Quasi-Resonant)反激式轉換器
Prepare by:Steve Huang Date:Aug-20-2008
引言
利用準方波諧振轉換器，亦稱準諧振(QR)轉換 器，可設計出電磁干擾(EMI)特徵波形較小的開 關電源。這些轉換器基於反激式架構，且QR控 制單元包含簡單的邏輯電路(無振蕩器)，從而 使任何SMPS設計工程師都能輕而易舉的理解 準諧振。
準方波諧振電源原理圖ห้องสมุดไป่ตู้
波谷 Vds電壓波形
準諧振
典型Vds電壓波形
負載(固定)-與輸 入電壓的關係 輸入電壓愈高-工 作頻率愈高
輸入電壓(固定)與負載的關係
負載愈大-工作 頻率愈低
較弱的EMI特徵波形
圖(a)和圖(b)描述了兩個工作在同一點上但採用不 同開關技術的系統所呈現的傳導EMI特徵波形。
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。
圖(a)-準方波諧振
圖(b)-傳統硬開關
檢測磁芯去磁
磁芯去磁檢測通常透過專用的輔助繞組來實現，其電壓波形 直接與變壓器磁通相關。
請注意，這種技術並非用來檢測磁芯去磁或谷點，而是檢測 輔助電壓的過零點，即VDRAIN=VIN。為了檢測真正的谷點 ，檢測中必須增加一個延遲。實際上，是在此輔助信號和控 制單元的輸入引腳之間增加一個小的RC濾波器︰除了確保 在谷點處導通所需的延遲之外，它也可濾除對重新啟動控制 單元產生負面影響的漏感因素。
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
備註2
CCM(連續電流模式)優點: 1.開關(MOSFET)及二極體的峰值電流為操作在 DCM時的一半 2.不需很大的輸出電容 缺點: 1.會有二極體的逆向恢復損失 2.迴授不易達到穩定(兩個極點和一個右半平面的零 點)
綜合以上結論,當你的輸出為高電壓低電流時,最好 設計操作在DCM.反之,如果為高電壓高電流時,則最 好操作在CCM.
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。
準諧振(Quasi-Resonant)反激式轉換器
Prepare by:Steve Huang Date:Aug-20-2008
引言
利用準方波諧振轉換器，亦稱準諧振(QR)轉換 器，可設計出電磁干擾(EMI)特徵波形較小的開 關電源。這些轉換器基於反激式架構，且QR控 制單元包含簡單的邏輯電路(無振蕩器)，從而 使任何SMPS設計工程師都能輕而易舉的理解 準諧振。
準方波諧振電源原理圖ห้องสมุดไป่ตู้
波谷 Vds電壓波形
準諧振
典型Vds電壓波形
負載(固定)-與輸 入電壓的關係 輸入電壓愈高-工 作頻率愈高
輸入電壓(固定)與負載的關係
負載愈大-工作 頻率愈低
較弱的EMI特徵波形
圖(a)和圖(b)描述了兩個工作在同一點上但採用不 同開關技術的系統所呈現的傳導EMI特徵波形。
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。
圖(a)-準方波諧振
圖(b)-傳統硬開關
檢測磁芯去磁
磁芯去磁檢測通常透過專用的輔助繞組來實現，其電壓波形 直接與變壓器磁通相關。
請注意，這種技術並非用來檢測磁芯去磁或谷點，而是檢測 輔助電壓的過零點，即VDRAIN=VIN。為了檢測真正的谷點 ，檢測中必須增加一個延遲。實際上，是在此輔助信號和控 制單元的輸入引腳之間增加一個小的RC濾波器︰除了確保 在谷點處導通所需的延遲之外，它也可濾除對重新啟動控制 單元產生負面影響的漏感因素。