开关电源设计-准谐振反激式开关电源的实现

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．准谐振反激式开关电源原理分析：准谐振反激式开关电源等效原理图准谐振反激式开关电源等效原理图如上图所示。

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（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），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，振荡频率由L P、C P决定，衰减因子由R P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V ds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),视负载情况而定.而这无疑增加了开关管的损耗。

可以设想，如果控制开关管每次都是在振荡电压的谷底导通,那么就可以实现零电压导通(或是低电压导通)，这必将减少开关损耗，降低EMI噪声。

准谐振反激式开关电源正是如此,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。

这个的实现方法比较简单，只要增加磁通复位检测功能（通常是辅助绕组来实现)，以便在检测到振荡电压达到最低点时打开开关管，就能达到目的.二．L6565芯片:L6565芯片特点:在轻负载下也能自动降低工作频率，以保证变换电源能够最大限度的工作在电压过零ZVS 状态.同时因线电压前馈功能,有可以确保变换电源在电网电压波动幅度足够大时，其输出功率仍然维持恒定。

芯片内部集成有启动电路、精密基准电压源、电压误差放大器、电流检测比较器、零点流检测电路、RS 锁存器、图腾柱式驱动级以及打嗝模式比较器和过流保护等功能。

L6565引脚图1 .INV 输出电压采样反馈输入2 。

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
准谐振变换的基本原理是通过控制开关管的导通和截止，使得电感和
电容在谐振频率上发生能量交换，从而实现对输入电源的变换。

其工作周
期分为两个状态，分别是开关导通状态和开关截止状态。

在开关导通状态下，开关管导通，输入电源的电流通过开关管和电感
流入负载。

此时，谐振电容的电压为零。

当电流达到峰值时，开关管截止。

在开关截止状态下，开关管截止，负载和电感之间形成了一条环路。

电感和谐振电容开始发生交换能量，将负载能量储存到电感中，谐振电容
的电压开始增加。

为了实现准谐振变换，需要考虑谐振频率的选择和谐振网络的设计。

谐振频率的选择取决于输入电压和输出电压的比例关系。

谐振网络的设计
主要包括谐振电感、谐振电容和开关管的选择。

在实际应用中，准谐振变换可以实现高效率、小体积的电源变换。

与
传统的开关电源相比，准谐振变换具有以下特点：
1.高效率：准谐振变换可以实现高达95%以上的转换效率，减少能量
损耗，提高能源利用率。

2.小体积：准谐振变换可以采用高频开关管，减小变压器和谐振元件
的尺寸，使整个电路体积更小。

3.稳定性好：准谐振变换通过控制开关管的导通和截止，使得能量交
换在谐振频率上发生，输出电压较为稳定。

4.输入电流波形好:准谐振变换在输入电流波形上具有较低的峰值和
谐振频率，减小了对输入电源的干扰。

总之，反激式开关电源准谐振变换通过谐振网络的设计和控制实现对输入电源的变换，具有高效率、小体积和稳定性好的特点。

它在电源变换领域有着广泛的应用前景。

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。

反激电源准谐振控制
反激电源是一种常见的开关电源拓扑结构，它通过变压器的能
量存储和释放来实现电能的转换。

在反激电源中，变压器既能将输
入电压变换为所需的输出电压，又能提供隔离保护。

反激电源通常
应用于各种电子设备中，如电脑电源、通信设备和家用电器等。

准谐振控制是一种用于提高开关电源效率的技术。

在传统的开
关电源中，存在开关管的导通和关断过程中会产生一定的开关损耗，准谐振控制技术通过控制开关管的导通和关断时机，使其在谐振状
态下工作，从而减小开关损耗，提高电源的整体效率。

从电路设计角度来看，反激电源的准谐振控制可以通过调节开
关管的驱动信号来实现。

在工作过程中，需要精确控制开关管的导
通和关断时机，以使其在谐振状态下工作。

此外，还需要考虑变压
器的参数选择、谐振电容的设计等因素，以实现稳定可靠的准谐振
控制。

从电源性能角度来看，准谐振控制可以有效降低开关损耗，提
高电源的转换效率，减少热损耗，延长电源和电子设备的使用寿命。

同时，准谐振控制还能减小电磁干扰，提高电源的抗干扰能力，有
利于提高电子设备的稳定性和可靠性。

总的来说，反激电源准谐振控制是一种有效提高开关电源效率和性能的技术，通过精确的电路设计和控制策略，可以实现稳定可靠的准谐振工作状态，从而为电子设备的可靠运行提供良好的电源支持。