准谐振单端反激式变换器的分析和设计
单端反激式变换器总结
单端反激式变换器总结一、引言单端反激式变换器是一种常见的电源电路，广泛应用于家用电器、通信设备、计算机等领域。
本文将对单端反激式变换器进行详细的总结。
二、单端反激式变换器原理1. 变换器结构单端反激式变换器由输入滤波电容、开关管、变压器和输出滤波电容等组成。
2. 工作原理当开关管导通时，输入电压施加在变压器的一侧，输出电压为零；当开关管截止时，变压器另一侧的磁场崩塌，产生高电压并输出到负载上。
通过控制开关管的导通和截止时间，可以实现输出稳定的直流电压。
三、单端反激式变换器特点1. 简单可靠单端反激式变换器结构简单，易于实现，并且具有较高的可靠性。
2. 输出稳定性好通过控制开关管的导通和截止时间，可以实现输出稳定的直流电压。
3. 效率高由于没有二次侧谐振环节，在工作频率较低时具有较高的效率。
4. 适用范围广单端反激式变换器适用于各种负载类型，具有广泛的应用领域。
四、单端反激式变换器设计要点1. 选取合适的变压器变压器是单端反激式变换器中最重要的元件之一，需要根据输入电压、输出电压和负载等参数来选择合适的变压器。
2. 控制开关管的导通和截止时间通过控制开关管的导通和截止时间，可以实现输出稳定的直流电压。
需要根据具体情况来确定导通和截止时间。
3. 合理设计滤波电容滤波电容对输出稳定性有很大影响，需要根据负载情况来合理设计滤波电容。
五、单端反激式变换器应用案例1. 家用电器单端反激式变换器广泛应用于家用电器中，如空调、冰箱、洗衣机等。
2. 通信设备单端反激式变换器在通信设备中也有应用，如交换机、路由器等。
3. 计算机单端反激式变换器还被广泛应用于计算机领域，如电源模块、显示器等。
六、总结单端反激式变换器是一种简单可靠、输出稳定性好、效率高、适用范围广的电源电路。
在家用电器、通信设备、计算机等领域有着广泛的应用。
在设计单端反激式变换器时需要注意选择合适的变压器、控制开关管的导通和截止时间以及合理设计滤波电容等要点。
单端反激式变换器总结
单端反激式变换器总结一、什么是单端反激式变换器单端反激式变换器是一种常见的功率电子转换器，用于将直流电源转换为交流电源。
它由一个开关管、一个变压器和一个输出滤波电容组成。
单端反激式变换器的特点是具有简单的电路结构、低成本、高效率等优势。
二、单端反激式变换器原理单端反激式变换器的工作原理如下：1.开关管导通：当开关管导通时，直流电源通过变压器的一段输入，储存在变压器中。
2.开关管关断：当开关管关断时，变压器中储存的电能通过互感作用传递给输出负载。
3.输出滤波：通过输出滤波电容对输出信号进行滤波，得到所需的交流电源。
三、单端反激式变换器的优势和应用单端反激式变换器具有以下优势：1.低成本：由于电路结构简单，所需元器件较少，降低了制造成本。
2.高效率：在正常工作情况下，能量的传输效率较高，能够有效地转换电源。
3.功率密度高：相比其他转换器，单端反激式变换器具有更高的功率密度。
单端反激式变换器在电子设备中有广泛的应用，如电源适配器、电子变压器等。
四、单端反激式变换器的设计要点设计一个稳定工作的单端反激式变换器需要考虑以下要点：1.开关管的选取：选择合适的开关管能够提高整个电路的效率和可靠性。
2.变压器的设计：合理选择变压器的参数，以满足输出电压和电流的需求。
3.输出滤波电容的选取：根据负载的需求选择合适的输出滤波电容。
4.控制电路的设计：设计一个合适的控制电路，以确保开关管的正常工作。
五、单端反激式变换器的工作稳定性问题单端反激式变换器在工作过程中可能面临以下问题：1.开关管损坏：如果开关管不能正常导通或关断，会导致整个电路停止工作。
2.变压器失谐：如果变压器参数设计不合理，可能会导致变压器失谐，进而影响电路的工作稳定性。
3.输出电压波动：由于负载变化或其他因素，可能会导致输出电压出现波动，影响设备的正常工作。
为了解决这些问题，需要结合实际情况进行合理的电路设计和参数选择。
六、常见的单端反激式变换器故障及排除方法在实际应用中，常见的故障包括开关管损坏、变压器短路等。
一种准谐振反激变换器的变压器设计方式
一种准谐振反激变换器的变压器设计方式作者：蒯震华顾国帅来源：《数字技术与应用》2015年第07期摘要：介绍了准谐振反激变换器的基本工作原理，并对准谐振反激式变换器和普通反激式变换器的拓扑和波形进行了比较。
根据准谐振反激变换器驱动与开关波形，分析了准谐振反激式变换器的工作周期。
详细介绍了准谐振反激变换器中变压器设计所需的参数及参数的确定方法，并由这些参数计算出反激变压器设计所需的指标。
关键词：准谐振反激变换器变压器中图分类号：TM131.4 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2015）07-0000-001 引言反激式变换器（Flyback Converter）由于其简单的拓扑和低廉的成本经常被用作LED的驱动，准谐振反激式变换器（quasi-resonant Flyback Converter）类似于传统的反激变换器但是由于能够基本上实现零电压开通（ZVS），减少了开关损耗，降低了电磁干扰，提高了开关频率，因此越来越受到电源设计者特别是LED驱动设计者的关注。
但是由于它是工作在变频模式，因此导致诸多设计参数的不确定性，本文给出了一种确定设计参数较为实用的确定方法。
为了面向LED驱动应用的广泛需求，国际知名IC企业也推出了相应的准谐振反激式变换器的控制芯片，例如安森美的NCP1207、英飞凌的ICL8001G等。
这些芯片相对于传统的反激式变换器，加入准谐振技术，在实现开关管的零电压开通的同时又保留了反激式变换器所固有的拓扑和低廉的成本。
因此，准谐振反激式变换器在低功率LED驱动市场可能具有广阔的应用前景。
但是，由于变换器的工作频率会随着输入电压及负载的轻重变化而变化，这就给设计中一些重要的参数确定造成一些困难。
本文将从原理拓扑入手，重点介绍变压器的设计，详细介绍准谐振反激式变换器的主要参数设计。
2 准谐振反激变换器原理描述准谐振反激式变换器原理图1所示。
由图1可见，仅看电路原理拓扑，准谐振反激式变换器与传统的反激式变换器基本一样，区别仅在于开关管的导通时刻不一样。
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。
反激式开关电源准谐振变换的实现
图%
由 !"#$%&’ 组成的准谐振反激式开关电源
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去磁检测控制
收稿日期：6&&3 &2 $* !"#$%&’&脚为去磁检测输入，这可确保 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! @=4 /C E?1A:4 ;H@; /; H@C <H@?@<;:?/C;/<C 1> H/GH E?:</C/1= @=4 G114 （上接第 +3 页） &’()*+,) 5:;:<;/1= 1> ?:@<;/A: <B??:=; /C @= /DE1?;@=; E?:D/C: ;1 ?:@I ;/D: E:?>1?D@=<: ;H?1BGH M@;I@L C/DBI@;/1= @=4 C1>;F@?: :DBI@J ;/1= 1> ..( <1=4/;/1=9 -./01*2( 5(P ?:@<;/A: <B??:=; 4/G/;@I >/I;:? ..(
! 电路实现
!"# 电路组成 欲将反激式开关电源设计成准谐振变换方式， 可采用具有去磁检测控制功能的开关电源专用集成 电路，如 !"#$%&’、 (!)*’&+ 等。 图 % 电路可供参考，主要元件有：控制电路 !"#$%&’、场效应开关管 ,!$ 、开关变压器 !、谐振 电容 ! % 、光耦合器 ,-. 等，其中 !"#$%&’ 内部含 有压控振荡、逻辑控制、频率控制、输出驱动、电 流检测、过压保护、过载保护、过热保护、启动电 流源等电路。来自桥式整流后的直流电压 " / （约 0&&,）经 ! 中 心 抽 头、 #$ 到 达 !"#$%&’ 的 ! 脚， !"#$%&’ 开 始 工 作，工 作 后 的 !"#$%&’ 由 " 脚 供 电。 !"#$%&’ 的 # 脚 输 出 开 关 脉 冲，控 制 开 关 管 ,!$ 的开通与关断，从而控制流过 ! 一次绕组的电 流，并将开通期间存储在一次绕组中的能量传递给 关断期间的二次绕组，产生 " 1 输出电压。输出电 压经 # 2 、 #+ 取样及 ,!0 比较放大，再经光耦合器 ,-. 对 !"#$%&’ 的$脚设置反馈控制电压，以达到 稳定输出电压之目的。 !"#$%&’ % 脚外接软启动电 容 ! 3 ，过 流 检 测 电 阻 #% 上 的 电 压 也 经 #3 加 到 !"#$%&’%脚。
反激式准谐振电源设计开题报告
反激式准谐振电源设计开题报告
=========大学
毕业设计(论文)
开题报告
题目反激式准谐振电源设计
院、系(部)
专业及班级_________ 姓名_____________ _________________ 指导教师 ___________ ___________________ 日期 _________
========大学毕业设计(论文)开题报告
二、主要研究(设计)内容、研究（设计）思路及工作方法或工作流程
1.主要研究内容和思路：
本设计选用OB2201芯片采用反激式准谐振AC-DC拓扑结构，并最终实现24W的电源设计。
开关电源结构：选用既可以消除开关损耗又可调过功率补偿的反激式准谐振拓扑结构，所用芯片为OB2201.
（1）OB2201内部结构图：
OB2201是离线式准谐振PWM控制芯片，通过准谐振工作模式，系统的开关损耗和EMI大大降低，该芯片能够为系统提供超过90%的满载转换效率，完善的保护功能可以大大提高系统的可靠性，并具有可编程的软启动功能，OVP高精度输出，芯片内置过热保护等优点。
准谐振软开关技术是一种高效的反激变换器(QR)控制器的优化,能够实现高效的普遍输入范围和完整的加载范围和有效的制度成本。
（2）两路输出开关电源结构（OB2201应用图）介绍：
a．整流电路：四个二极管对AC输入进行整流
b．滤波电路：大容量电容C对整流输出进行滤波
c．反激式模块电路：它的变压器初级的同名端和次级的同名端是相反的，只有一个变压器输出端没有蓄能电感，只有一个功率二极管。
d .外围保护电路：包括 MOS开关管、LC串并联电路、发光/限流二极管、NTC热敏电阻、。
PWM单端反激式变换器电路原理分析
L2 01 SD R050 4-22 0 D2 02
1 +
KB L08
AC 2
输 入 交 流电 压
3
C2 01 68 6/45 0V
4
-
AC
C2 92 22 2/2K V
T2
203/2W R201
9 4N
D2 01 R2 33 10 03 C2 24 10 4 C2 25 D2 36 1N 4746 R2 38 20 R
R2 03 20 4/2W
UC2845D8和开关电源设计资料及电源维修方法
③ 作用:1:降低没用的反冲电压。 2:消除高频振荡(可以有效地保护开关功率管不受损)。 ④ 反冲电压:是指在断开有电流的电感电路时,产生的自感电压,吸 收回路是消耗能量的。 ⑤ 高电压常用的几种吸收回路分析
高电压常用的几种吸收回路
R1
T1
+ _
C2
V 0
V dc
Q1 FQPF4N90
V in
Np
_
Ns
+
D1 MUR1100E
C1
G nd
Ip To n
Is To f
单 端 反 激 式 变 换 器 工 作 原 理 1
一、调制 1.定义: 利用某一种电压或波形的改变,去控制另一种电压或波形 发生某种形式的改变。 2.调制方式:利用电压的改变,去控制另一种波形的改变,最后达到能 控制输出电压的改变,同时能控制输出电压稳定的一种技术措施。 3.脉冲宽度调制方式(PWM:(Pulse Width Modulation):
3 00 V
高 压 在 初 级 绕 组 的 几 种 吸 收 回 路
T
C1 R1 C1 初级 D1
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。
变压器也包含了寄生电容。
这些电容包括绕组间电容和层间电容，它们可以一起转型为单一的电容CW，也是硬开关转换器开关损耗的主要来源。
图2变压器的寄生电容硬开关转换器中的寄生电容图3示出传统硬开关反激式转换器。
在这种传统的间断模式反激式转换器(DCM)的停滞时间期间，寄生电容将与VDC周围的主要电感发生振荡。
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。
当下一个时钟周期的MOSFET导通时间开始时，寄生电容(COSS和CW)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。
此外，电流尖峰含有大量的谐波含量，从而产生EMI。
图3硬开关反激式转换器准谐振反激式设计的实现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，情况又会如何？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(ValleySwitching)或准谐振开关。
在某些条件下，设计人员甚至可能获得零电压开关(ZVS)，即当MOSFET被激活时没有漏源电压。
在这情况下，由于寄生电容没有充电，因此电流尖峰不会出现。
这种电源本身是由线路/荷载条件决定的可变频率系统。
换言之，调节是通过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。
这类型的工作介于连续(CCM)和间断条件模式(DCM)之间。
因此，以这种模式工作的转换器被称作在边界条件模式(BCM)下工作。
图4MOSFET漏-源电压准谐振或谷值开关的优势在反激式电源设计中采用准谐振或谷值开关方案有着若干优势。
降低导通损耗这种设计为设计人员提。
新型反激变换器准谐振控制器ICE1QS01及其应用电路与设计
新型反激变换器准谐振控制器ICE1QS01及其应用电路与设计新型反激变换器准谐振控制器ICE1QS01及其应用电路与设计摘要：ICE1QS01是一种支持低功率待机和功率因数校正（PFC）的开关电源准谐振控制器。
介绍了ICE1QS01的基本结构、工作原理及其应用电路与设计。
关键词：准谐振控制器；ICE1QS01；反激变换器；设计引言ICE1QS01是英飞凌公司推出的一种输出功率范围从1W到300W，带或不带功率因数校正（PFC）的反激式变换器控制器。
该控制器IC 工作在准谐振模式，典型应用包括TV，VCR，DVD播放机，卫星接收机和笔记本电脑适配器等。
为了在轻载下降低功率消耗，ICE1QS01随着负载的减小，其开关频率逐步数字式地降至20kHz的最低值。
同时，随频率降低保持准谐振模式。
在从满载到空载的整个负载范围内，能够平稳工作。
当工作频率降低时，IC的数字抗抖动电路可以消除过零信号的连续跳动，尤其是可以避免电视机中因偏转引起的负载连续变化产生的抖动。
为了减小功率MOSFET的开关应力，功率晶体管总是在最低的电压上接通。
电压调整既可利用内部误差放大器，也可利用外部光耦合器。
由于采用新的初级调节方法，在变压器控制绕组与控制输入之间的外部整流电路，可用一个电压分配器来取代。
在待机模式下，IC自动进入突发模式，待机输入功率远低于1W。
保护功能包括Vcc过压/欠压锁定，主线电压欠压关断和电流限制等。
ICE1QS01的启动电流仅约50μA，它是一种低功耗绿色SMPS芯片。
1 芯片的封装与电路组成及其功能与工作原理ICE1QS01采用P-DIP-8-4封装，引脚排列如图1所示。
表1列出了各引脚的功能。
表1 引脚功能引脚符号功能简述1N.C未连接2PCS初级电流模拟（simulation）输入3RZI[1] [2] [3] [4] [5] [6]。
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。
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。
准谐振反激变换器问题的解析解及其几何特征
Ｔ 时间内， ， ｆ ｏ， ｑ 磁能通过Ｎ 变换为电能输出， 。 磁通密
导通延时是未知的。 但分析表 明， 可以通过输人电 压、 输出功率 、 拟定的准谐振模式的运行周期和占空 比以及等效电容算出导通延时值。 利用这些结果 ， 一个准谐振反激变换器的设计 问题就可以转化为一个 自激反激 变换器 的设计 问 题； 再借助文 ［ ］给出的解析结果确定磁能储送器 １
在自 激反激模式运行时的磁通密度 Ｂ 运行周期 Ｔ ，
Ｐ二 ， ｏ Ｂ Ｔ粉Ｓ ２ Ｐ一 ， ｏ 澎Ｓ２ ： Ｂ ｇ ｒ
了 ． 、
（． ３４ ） ａ
八ｊ
．
４） ｂ
和占 空比Ｄ 反之若已知Ｂ Ｔ ， ， ， 如何确定Ｂｒ 和Ｄ ｑ孔 ｆｒ
和Ｄｒ ｑ ｏ
由以上两式得
上在磁能储送器的许 多基本物理参量没有确定之前
件的 状态变量Ｂ ｔ按图２ （ ） 所示的Ｏ Ｂ ＣＣ运行。 Ｂ ， ， ， Ｚ 在Ｑ 导通期间Ｔ， 外部电源通过Ｎ将电能转换为 ｏ， ｎ， ｑ ‘ 磁能存储到磁路内， 磁通密度由 零线性增长至Ｂ， ｑ ｏ
而后断开， 断开时间如图 ２所示可分成两段。 首先
Ｓ ｎ ｎｈｏ ｕ Ｄ ｇａ ｉ
Ｂ ｉｎ Ｉｓｔｄ ｏ Ｃ ｎ ｏ Ｅ ｇ ｅｒ ｇ Ｂ ｉｎ １０ ８ ｅｉｇ ｔｕ ｅ ｏｔ ｌ ｉ ｅｉ ， ｅｉ ０００ ｊ ｎｉ ｆ ｒ ｎ ｎ ｎ ｊ ｇ
Ａ ｓａｔ ｔｓ ｒｔ ｖｗｏ ｔ ｒｇｔ ｙｓ ａｎｉｅ ｒ ｓｒ ｅ ｅ ｅ ［１ ｂｎ ｂ ｒ Ｉ ｈ ｐ ｅ ｈ ｉｐｉ ｏｓａ ｈａａｓ ｏｍｇｅ ｎｇ ｔａ －ｌ ｒ１ ｓ ｔ ｃ ｎ ａ ， ｅ ｎ ｆ ｉ ｎｌｉｆ ｔ ｅｙ ｇ ｄｉ ｙ ｈ ｅ ｉ ｐ ｅ ｔ ｃ ｏ ｖ ＇ａ ｅ ２
确定准谐振反激式变换器主要设计参数的实用方法
确定准谐振反激式变换器主要设计参数的实用方法确定准谐振反激式变换器主要设计参数的实用方法准谐振反激式变换器(Flyback Converter)由于能够实现零电压开通，减少了开关损耗，降低了EMI噪声，因此越来越受到电源设计者的关注。
但是由于它是工作在变频模式，因此导致诸多设计参数的不确定性。
如何确定它的工作参数，成为设计这种变换器的关键，本文给出了一种较为实用的确定方法。
近年来，一些著名的国际芯片供应商陆续推出了准谐振反激式变换器的控制IC，例如安森美的NCP1207、IR公司的IRIS40XX系列、飞利浦的TEA162X系列以及意法半导体的L6565等。
正如这些公司宣传的那样，在传统的反激式变换器当中加入准谐振技术，既可以实现开关管的零电压开通，从而提高了效率、减少了EMI噪声，同时又保留了反激式变换器所固有的成本低廉、结构简单、易于实现多路输出等优点。
因此，准谐振反激式变换器在低功率场合具有广阔的应用前景。
但是，由于这种变换器的工作频率会随着输入电压及负载的变化而变化，这就给设计工作(特别是变压器的设计)造成一些困难。
本文将从工作频率入手，详细阐述如何确定准谐振反激式变换器的几个主要设计参数：最低工作频率、变压器初级电感量、折射电压、初级绕组的峰值电流等。
图1是准谐振反激式变换器的原理图。
其中：L P为初级绕组电感量，L LEAK为初级绕组漏感量，R P是初级绕组的电阻，C P是谐振电容。
由图1可见，准谐振反激式变换器与传统的反激式变换器的原理图基本一样，区别在于开关管的导通时刻不一样。
图2是工作在断续模式的传统反激式变换器的开关管漏源极间电压V DS的波形图。
这里V IN是输入电压，V OR为次级到初级图1：准谐振反激式变换器原理图。
的折射电压。
由图2可见，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L P、C P 决定，衰减因子由R P决定。
准谐振反激变换器设计
准谐振反激变换器设计一、拓扑结构选择在准谐振反激变换器设计中，首先需要选择合适的拓扑结构。
常见的反激变换器拓扑包括单端正激、单端反激、双端反激等。
根据实际需求，选择具有所需特性的拓扑结构，如输入输出电压范围、功率等级等。
二、工作原理分析准谐振反激变换器的工作原理是利用磁性元件的储能特性，在开关管导通期间将电能转换为磁能存储在磁芯中，并在开关管截止期间释放磁能转换为电能供给负载。
通过控制开关管的导通与截止时间，实现输入输出电压的转换。
三、输入输出电压范围确定输入输出电压范围是准谐振反激变换器设计的重要步骤。
根据实际应用需求，选择合适的输入输出电压范围。
同时，需要考虑电压调整率和负载调整率等性能指标，以确保变换器的稳定运行。
四、开关频率与磁性元件选择开关频率的选择对准谐振反激变换器的性能具有重要影响。
较高的开关频率可以减小磁性元件的体积，但会增加开关损耗和散热难度。
因此，需要根据实际需求和散热条件，选择合适的开关频率。
同时，需要选择合适的磁性元件，如变压器、电感器等，以满足设计要求。
五、准谐振条件确定准谐振条件是准谐振反激变换器设计的关键参数。
通过调整开关管的导通与截止时间，使开关管在电压或电流达到谐振点附近时进行切换，实现高效的能量传输。
准谐振条件的确定需要考虑磁性元件的参数、输入输出电压和负载条件等因素。
六、驱动与控制电路设计驱动与控制电路是准谐振反激变换器的核心部分。
根据所选的开关管类型和驱动要求，设计合适的驱动电路和控制电路。
驱动电路应提供足够的驱动电流和电压，以满足开关管的驱动需求。
控制电路应实现所需的控制逻辑和保护功能，以确保变换器的稳定运行。
七、热设计与安全工作区考虑热设计是准谐振反激变换器设计中不可忽视的环节。
由于变换器在运行过程中会产生热量，因此需要采取有效的散热措施，如自然散热、强制散热等，以防止过热导致性能下降或损坏。
同时，需要考虑安全工作区，确保变换器在安全条件下工作。
八、电磁兼容性与可靠性评估电磁兼容性是准谐振反激变换器设计中需要考虑的重要因素。
准谐振Flyback变换器分析与设计
电气传动2024年第54卷第1期ELECTRIC DRIVE 2024Vol.54No.1摘要：设计了一台65W 输出的准谐振反激变换器（QR -Flyback ）。
分析了QR -Flyback 的谷底开通原理与开关损耗减小机制，对比了系统在不同工况下的频率特点与损耗特征，总结了变频控制的优势与不足。
结合NCP1380控制器的跳频控制功能，对系统各部分的硬件电路参数进行详细设计，有效提升了整机效率。
最后，通过仿真和实验验证了理论分析与参数设计的可行性。
关键词：准谐振反激变换器；谷底开通；跳频控制中图分类号：TM923文献标识码：ADOI ：10.19457/j.1001-2095.dqcd24545Analysis and Design of Quasi -resonant Flyback Converter WU Qing ，AN Shaoliang ，XU Yixuan ，DONG Songsong（School of Electrical Engineering ，Xi'an University of Technology ，Xi ’an 710000，Shaanxi ，China ）Abstract:A quasi-resonant Flyback （QR-Flyback ）converter with 65W output was designed.The valley switching principle and the switching loss reduction mechanism of QR-Flyback were analyzed ，the frequency and loss characteristics of the system under different working conditions were compared ，and the advantages and disadvantages of frequency conversion control were bined with the frequency hopping control function of the NCP1380controller ，the hardware circuit parameters of each part of the system were designed and the efficiency of the system was effectively improved.Finally ，the feasibility of theoretical analysis and parameter design were verified by simulation and experiment.Key words:quasi-resonant Flyback （QR-Flyback ）；valley switching ；frequency hopping control作者简介：吴庆（1999—），女，硕士研究生，Email ：*****************准谐振Flyback 变换器分析与设计吴庆，安少亮，徐义轩，董松松（西安理工大学电气工程学院，陕西西安710000）随着移动互联网的普及，各种电子设备层出不穷，其供电电源的需求也在不断上升，而反激变换器（Flyback ）因其结构简单且可提供电气隔离的特点，在此类小功率场合获得了广泛应用。
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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
Ｕ￣ ｚ ＝ － ３ ５ ０ Ｖ， Ｌ ｕ ， １ ≤５ ｍＡ
根据 前 文准 谐振 分 析可 知 ， 谐 振 过程 在 开 关管 关断 ｔ 期 间完 成 ， 而 谐振 频 率不 变 ， 所 以要 完成 准
谐振零电压开通 。 应该将关断时间 ｔ 固定 。电源控
制 方式 选择 为 固定 关断 时 间 、 可 控 开通 时 间的 电流
２ ． ２ 主 回路设 计
（ １ ）电 源 主 回路 结 构
型控制方式。 Ｕ Ｃ １ ８ ４ ２ 芯片不能固定关断时间， 所以
要加 辅助 开关管 进行 控制 ， 如图 ５ 所示。 在 ４脚 Ｒ Ｃ Ｔ的对地 电容 Ｃ Ｉ 两 端并 接一 个 辅 助 开关管 ， 可对 ｃ 两端 快 速放 电 ， 使 ４脚 的三 角 波 下 降速度加 快 ， 从 而 固定 关 断时 间。 （ ３ ）电路 参数 设计
中图分类号 ： Ｔ Ｎ ８ ６
文献标志码 ： Ａ 文章编号 ： ０ ２ １ ９ － ２ ７ １ ３ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ７ — ０ ０ １ ０ — ０ ５
行波管放大器广泛应用 于雷达 、 导航 、 通讯等 各个领域 ， 随着星载 、 弹载行波管放大器 的逐步发
一
４ 实验 结果
根据本文前面设计的参数完成 电路实验 ， 实验
（ ８ ）
！ 一 ： 三 鱼 旦 ！ Ｑ ！
Ａ ２ — ０３ ３ ３ ｃ ｍ２ ｘ ２ ００ ０ Ｇ２
．
：
０ ． ０ ３ ０ ６ ｃ ｍ ０ ． ０ ３ Ｃ ｍ
主要波形如图 ７ 所示。
ｓ ｅ ｍｉ ｃ ｏ ｎ ｄ ｕ ｃ ｔ ｏ ｒ ｓ ｂ ｙ ｕ ｓ ｉ ｎ ｇ ｗ ａ ｖ ｅ ｓ ｈ ａ ｐ ｉ ｎ ｇ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｉ ｑ ｕ ｅ ｓ ．Ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｎ ｖ ｅ ｒ ｔ ｅ ｒ ｄ ｅ ｓ ｃ ｒ ｉ ｂ ｅ ｄ ｉ ｎ ｔ ｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ｕ ｓ ｅ ｓ ｑ ｕ ａ ｓ ｉ － ｒ ｅ ｓ ｏ ｎ ａ ｎ ｔ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｉ ｑ ｕ ｅ ｆ ｏ ｒ ｃ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｖ ｏ ｌ ｔ ａ ｇ ｅ ｗａ ｖ ｅ ｆ ｏ ｒ ｍ ｉ ｎ ｔ ｏ ａ ｈ ａ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｎ ｅ ｗ ａ ｖ ｅ ｏｒ ｆ ｍ ｔ ｏ ａ ｃ ｈ ｉ ｅ ｖ ｅ ｚ ｅ ｒ ｏ ｖ ｏ ｌ ｔ ａ ｇ ｅ
率开关关断时开始谐振 ， 达到零 电压开启 ， 实现软开关。文 中对该 电路拓４ １ 、 设计、 参数选择、 ｓ ａ ｂ ｅ ｒ
电路仿 真 以及 实验结 果进行 了详 细描 述 。
关 键词 ： 开关 电源 ； 行 波管 ； 准谐振 ； 单 端反 激 ； Ｓ ａ ｂ ｅ ｒ 仿 真
Ａｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ａ ｎ ｄ Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｏ ｆ Ａ Ｑｕ ａ ｓ ｉ － Ｒ ｅ ｓ ｏ ｎ ａ ｎ ｔ Ｆ ｌ ｙ ｂ ａ ｃ ｋ Ｃｏ ｎ ｖ ｅ ｒ ｔ ｅ ｒ
形， ｎ ２ ４为 Ｕ Ｃ １ ８ ４ ２ 第４ 脚Ｒ 端电压波形 。由仿真 波形可知开关管漏源电压在其开通前已经 回零 ， 为
下 次零 电压 开通 提供 条件 ， 即通 过 准谐 振实 现 了开 通过 程软 开关 。
度， ， 印 为变压器磁芯气隙长度 ） ， 有
， 一 ：
／
／
／ ／
∥
：
ｎ
５ ． ４ ６ ｍ ｔ ｜ ｃ
图 ６ 电路 仿 真 波形 图
５ 结束语
本 文 完 成 了一 种 单 端 反 激 准 谐 振 变 换 器 的设
（ Ｖ ）・ ｔ （ ｓ ）
ｎ ３
１ ５ ０ １ ０ ０ ＞ ５ ０ ０
．
／ ． ＼ ——＿ ／ ＼ ＼
～ ］
Ｉ
一 ＼
一
／ ／ 、
一
５ ０
４ ０
Ｕ ｏ ｕ ａ ＝ １ ２ Ｖ， ， 舢 １ ≤０ ． ２ Ａ
目的 。据此 ， 控 制芯 片选 择 反激式 变 换器 最 常用 的
ＵＣ１ ８ ４２。
３ ＝ － １ ２ Ｖ， Ｌ ｏ ｎ ≤Ｏ ． ２ Ａ Ｕｏ ｍ ４ ＝ ４ ０ ０ Ｖ， ， 伽 ｌ ≤５ ｍＡ
后级线 性稳压
输 出 卜 ＿
反馈 回路 整 流 滤 波 ｆ ７ Ｖ灯 丝 输 出）
重 限制 了开关频率 的提高 ．从而限制了电源 的体 积 。采用准谐振使开关管完成零 电压开通 ， 大大减 小 了开关损耗 ， 从而让电源的高频化小型化成为可
能
谐 振 电 容
Ｐ 制 Ｈ Ｐ 制
开 关管 漏源 电压 （ 即 ） ， ｎ ＿ ６ ０为开关 管 驱动 波
变压器采用 Ｅ Ｐ Ｃ ２ ５ 的磁芯， 根据 Ｔ Ｄ Ｋ手册可知． 其磁芯面积 Ａ ＝ ３ ３ ． ３ ｍ ｍ ２ ， Ｌ 。 ＝ ４ ６ ． ２ ｍ ｍ， Ａ Ｌ ＝ ８ ０ ｎ Ｈ ／ Ｎ ， 知磁芯 ＞ ＞ １ ， 令 ＋ 一 （ 为磁芯磁路长
Ｕ Ｃ１ ８ ４ ２辅 助 元 器件 参 照 芯 片数 据 手 册 进 行 设 计 ．
谐振 电容 Ｃ： ０ ． ０ ６ Ｆ
开关频率． ： ８ ０ ｋ Ｈ ｚ
根据 式 （ １ ） 可得 ， ， Ｄ ＝ ３ Ａ，
完成仿真。 仿真主要波形如下（ 见图 ６ ） ， 图中 ｎ ＿ ３ 为
第ｌ ６ 卷
第７ 期
鼋涤挝瓤 罔
Ｐ ０Ｗ Ｅ Ｒ Ｓ Ｕ Ｐ Ｐ Ｌ Ｙ Ｉ Ｉ Ｅ ＣＨＮ０Ｌ ０Ｇ Ｉ ＥＳ ＡＮＤ ＡＰ Ｐ Ｌ Ｉ Ｃ ＡＴ １ ０ ＮＳ
Ｖ０ １ ． １ ６ Ｎｏ ． ７
２ ０ １ ３ 年７ ） ３
Ｊ ｕ ｌ ｙ ． ２ ０ １ ３
Ｅ Ｐ Ｃ １ ７ 的磁 ＿ 苎 ： ， 其磁芯面积 Ａ ２ ． ８ ｍ ｍ ， 了软开关 的目的。
Ｌ 。 ＝ ４ ０ ． ２ ｍｍ， Ａ Ｌ － － ８ ０ ｎ Ｈ ／ Ｎ 。 同样 ， 根据（ ８ ） （ ９ ） 可得 。
电感气隙长度 ＝ ０ ． ０ ２ ４ ｃ ｍ； 电感匝数 Ⅳ Ｄ ＝ １ ５ ． ８ 匝（ 取１ ６ 匝）
图 ４ 电源 主 回路 结 构 框 图
２ 电源 设 计
２ ． １ 电源要 求
选择调宽控制方式 ，控制开关管导通脉宽 ｔ ，
可控 制 变压 器馈 能 大小 。 从 而达 到控 制输 出电压 的
Ｕ ｉ ＝ ２ ８ Ｖ （ １ ￣ １ ０ ％）
Ｕ ｏ ｕ ， １ ＝ ７ Ｖ， ， 伽 ｌ １ ≤２ Ａ
Ｖｏ １ ． １ ６ Ｎｏ ． ７
２ ０ １ ３ 年７ 月
Ｊ ｕ ｌ ｙ ． ２ ０ １ ３
开通瞬 间这些能量全部损耗在器件上 ．开通损耗
大， 而且 对 ＭＯ Ｓ Ｆ Ｅ Ｔ应力 较 大 ， 这 种 开 通损 耗 与频 率、 输 出电容 成 正 比 ， 与输 入 电压 的平方 成 正 比 ， 严
ｓ ｗ ｉ ｔ ｃ ｈ ｉ ｎ ｇ（ ｓ ｈ ｏ ｔ ｒ ｏｒ ｆ ｚ ｖ ｓ ） ． Ｔ ｈ ｅ ｔ ｏ ｐ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ａ ｎ ｄ ｏ ｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ ｐ ａ ｒ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ｓ ａ ｒ ｅ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｄ ａ ｎ ｄ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｅ ｄ ． Ｓ ｉ ｍ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ
参照前文分析及 电源要求 ， 最终设计电路参数
如下 ： 变压 器 初级 电感 。 ： ３ ６ Ｉ ｘ Ｈ
谐振 电感 ： ２ ０ Ｉ ｘ Ｈ
３ 电路 仿 真
在开关 电源仿真软件 ｓ ａ ｂ ｅ ｒ 中建立如图 ５ 所示 的原理 图 ，按 照 ２ ． ２中计算 结果 完成 参数仿 真 ，
电源主 回路 结 构如 图 ４所 示 ， 以灯丝 电源输 出
绕组为主进行反馈稳压 ，其他路输出功率较小 ， 对 于类似行波管调制器等对纹波要求较高的电源 ， 可
用 后级 串联调 整进 一步 稳压并 减小 纹波 。