准谐振和谐振转换两种提高电源效率的技术

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合 二 极 管 ， 可 大 幅 降 低 开 关 损 耗 ， 并 允 许 更 高
的工作频率 。
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Ｌ Ｃ类型 的谐 振 转 换 器 还具 有其 它优 势 。 首 Ｌ 先 ，谐 振 网 络 的 谐 振 电 感 包 含 了 变 压 器 泄 漏 电 感 。 这 种 泄 漏 ／ 振 电感 可 以 内 置 在 变 压 器 中 ， 谐
图３ 谐振 电感被集成在 变压器 中的Ｌ Ｃ转换器的 Ｌ 增益特性
图３ ，Ｑ定 义 为 谐 振 网 络 的 特 征 阻 抗 除 以 中
这 样 又可 减 少 一个 部件 ，从 而 节 省 成 本 和Ｐ 板 负载 反 射 阻抗 。 ＣＢ 面积 。 众 所 周 知 ，Ｌ ＬＣ谐 振 转 换 器 是 频 率 可 变 的 系统 。也 就 是 说 ，这 种 反 馈 电 路 将 根 据 负 载 的 变 化 改 变 转 换 器 的 开 关 频 率 ， 以 保 持 输 出 电压 的 恒 定 。 在 其 它 类 型 的 谐 振 转 换 器 中 ， 由 于 维 飞 兆 半 导 体 的 ＦＳ Ｒ２ ０ 合 了 该 公 司 的 Ｆ １ 整 ０
维普资讯
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图２ Ｌ 转换器 电源轨及其相关波形 Ｌ Ｃ
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5.1.2 软开关的特征及分类
u i
0
ton t
p
0 （a）开通过程 t
u i
0
toff
t
p
0 （b）关断过程 t
图5-2 软开关的开关过程
➢ 通过在原来的开关电路中增加很小 的电感、电容等谐振元件，构成辅 助换流网络，在开关过程前后引入 谐振过程，使开关开通前电压先降 为零，或关断前电流先降为零，就 可以消除开关过程中电压、电流的 重叠，降低它们的变化率，从而大 大减小甚至消除开关损耗和开关噪 声，这样的电路称为软开关电路。
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UCIC
5-1
➢在式工中作：电P压S —和功工率作管电开流关一损定耗的；条件下，功率管在每个开关周期中 的开关损耗ton是—功恒率定管的开，通变时换间器；总的开关损耗与开关频率成正比。 ➢开关损耗tfof的f——存功—在率功管限率开制管关了关频变断率时换；间器；开关频率的提高，从而限制了变换 器的小型U化C—和关轻断量后化功。率同管时承，受开的关电管压工；作在硬开关时还会产生较高 的di/dt和dIvC/d—t，导从通而后产流入生功较率大管的电电流磁。干扰。
L
r
di Lr dt
u Cr
Ui
C
r
du Cr dt
iLr
I0
5-5
5.1.3 谐振电路的构成与特性
iLr Ui
Lr uCr
➢ 假设在t0时刻，谐振电感的初始电流为
iLr(t0)=ILr0 ， 谐 振 电 容 的 初 始 电 压
Cr
I0
uCr(t0)=UCr0，解微分方程组（5-5），得 到
5.1.2 软开关的特征及分类
➢ 软开关技术问世以来，经历了不断的发展和完善，前后出 现了许多种软开关电路，新型的软开关拓扑仍不断的出现。

LLC谐振转换器可提升DC－DC效率近年来，日益增长的电源需求已直接使得用数字控制实现AC-DC 和DC- DC 电源转换成为最新趋势。

数字控制具备了设计灵活性、高性能和高可靠性。

为了实现更高效的电源，人们正在考虑使用不同的拓扑结构实现DC-DC 转换。

本文将讨论电感、电感、电容(LLC)谐振转换器的数字控制、谐振转换器的优势以及数字控制的整体优势。

数字控制解决对电源的需求由于许多电源在大部分时间内工作负载远低于最大负载或是工作效率最高时的负载，在正常模式和低功耗模式下，经常要求提高效率。

例如，80 PLUS 计划要求115V 电源在20%、50%和100%的额定负载下至少达到80%的效率。

在这些工作点实现更高效率可获得铜级、银级、黄金级或白金级的评级。

对于230V 电源，最低的铜级标准要求效率在20%负载下达到81%，在50%负载下达到85%以及在100% 负载下达到81%。

美国能源部已通过ENERGY STAR 数据中心能效计划将其对更高效产品的迫切要求扩展到数据中心。

该计划旨在解决信息技术(IT)设备以及不间断电源(UPS)中起支持作用的基础架构等设施的所有高能耗方面的需求。

许多采购规范要求所购产品必须符合这些标准或通过其他公认的节能标准认证，这就强制供应商必须达到这些级别的要求，否则就会失去市场。

因此，实现更高的效率迫在眉睫。

单单降低运营成本这一点就足以推动能效的改进。

中、大功率范围(200 到1000W)的应用(例如电信)正越来越多地实现更低功耗的电源，以控制供电和冷却设备的运营成本。

为了实现最高效率，许多设计人员正在转向数字控制，这也提供了设计灵活性、高性能和高可靠性。

利用低引脚数的数字信号控制器(DSC)(例如，Microchip Technology 公司的dsPIC DSC)，通过这些器件的数字信号处理(DSP)功能和智能电源外设便可实现复杂控制。

在增加数字控制之前，需要了解谐振转换器的基本原理。

第6章 PWM 控制技术1．试说明PWM 控制的基本原理。

答：PWM 控制就是对脉冲的宽度进行调制的技术。

即通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要波形（含形状和幅值）。

在采样控制理论中有一条重要的结论：冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同，冲量即窄脉冲的面积。

效果基本相同是指环节的输出响应波形基本相同。

上述原理称为面积等效原理以正弦PWM 控制为例。

把正弦半波分成N 等份，就可把其看成是N 个彼此相连的脉冲列所组成的波形。

这些脉冲宽度相等，都等于π/N ，但幅值不等且脉冲顶部不是水平直线而是曲线，各脉冲幅值按正弦规律变化。

如果把上述脉冲列利用相同数量的等幅而不等宽的矩形脉冲代替，使矩形脉冲的中点和相应正弦波部分的中点重合，且使矩形脉冲和相应的正弦波部分面积（冲量）相等，就得到PWM 波形。

各PWM 脉冲的幅值相等而宽度是按正弦规律变化的。

根据面积等效原理，PWM 波形和正弦半波是等效的。

对于正弦波的负半周，也可以用同样的方法得到PWM 波形。

可见，所得到的PWM 波形和期望得到的正弦波等效。

2．设图6-3中半周期的脉冲数是5，脉冲幅值是相应正弦波幅值的两倍，试按面积等效原理计算脉冲宽度。

解：将各脉冲的宽度用i（i =1, 2, 3, 4, 5）表示，根据面积等效原理可得1=m5m 2d sin U t t U ⎰πωω=502cos πωt - =0.09549(rad)=0.3040(ms)2=m525m 2d sin U t t U ωϖππ⎰=5252cos ππωt -=0.2500(rad)=0.7958(ms)3=m5352m 2d sin U t t U ωϖππ⎰=53522cos ππωt -=0.3090(rad)=0.9836(ms)4=m5453m 2d sin U t t U ωϖππ⎰=2=0.2500(rad)=0.7958(ms)5=m54m2d sin U tt Uωϖππ⎰=1=0.0955(rad)=0.3040(ms)3. 单极性和双极性PWM 调制有什么区别？三相桥式PWM 型逆变电路中，输出相电压（输出端相对于直流电源中点的电压）和线电压SPWM 波形各有几种电平？答：三角波载波在信号波正半周期或负半周期里只有单一的极性，所得的PWM 波形在半个周期中也只在单极性范围内变化，称为单极性PWM 控制方式。

準諧振返馳式電能轉換器運作
突衝模ห้องสมุดไป่ตู้操作之功用
突衝模式 降頻
控制晶片迴路方塊圖 準諧振返馳式電能轉換器運作
突衝模式脈波電路不僅可提供主要頻率的電路方塊 ，並提供轉換器進入突衝模式時所需的脈波可讓應用的系統有更小的待機功率消耗 突衝模式脈波電路可以控制其輸出之脈波寬度，使轉換器進入突衝模式後有因負載輕重差別地遮蔽功率電晶體開關訊號 準諧振返馳式電能轉換器運作 準諧振返馳式電能轉換器運作 準諧振返馳式電能轉換器運作 準諧振返馳式電能轉換器運作 突衝模式脈波電路不僅可提供主要頻率的電路方塊 ，並提供轉換器進入突衝模式時所需的脈波可讓應用的系統有更小的待機功率消耗 準諧振返馳式電能轉換器運作 突衝模式脈波電路可以控制其輸出之脈波寬度，使轉換器進入突衝模式後有因負載輕重差別地遮蔽功率電晶體開關訊號 突衝模式脈波電路不僅可提供主要頻率的電路方塊 ，並提供轉換器進入突衝模式時所需的脈波可讓應用的系統有更小的待機功率消耗 準諧振返馳式電能轉換器運作 突衝模式脈波電路不僅可提供主要頻率的電路方塊 ，並提供轉換器進入突衝模式時所需的脈波可讓應用的系統有更小的待機功率消耗 準諧振返馳式電能轉換器運作 突衝模式脈波電路不僅可提供主要頻率的電路方塊 ，並提供轉換器進入突衝模式時所需的脈波可讓應用的系統有更小的待機功率消耗 突衝模式脈波電路不僅可提供主要頻率的電路方塊 ，並提供轉換器進入突衝模式時所需的脈波可讓應用的系統有更小的待機功率消耗 準諧振返馳式電能轉換器運作 突衝模式脈波電路可以控制其輸出之脈波寬度，使轉換器進入突衝模式後有因負載輕重差別地遮蔽功率電晶體開關訊號 突衝模式脈波電路不僅可提供主要頻率的電路方塊 ，並提供轉換器進入突衝模式時所需的脈波可讓應用的系統有更小的待機功率消耗 突衝模式脈波電路不僅可提供主要頻率的電路方塊 ，並提供轉換器進入突衝模式時所需的脈波可讓應用的系統有更小的待機功率消耗 突衝模式脈波電路不僅可提供主要頻率的電路方塊 ，並提供轉換器進入突衝模式時所需的脈波可讓應用的系統有更小的待機功率消耗 突衝模式脈波電路不僅可提供主要頻率的電路方塊 ，並提供轉換器進入突衝模式時所需的脈波可讓應用的系統有更小的待機功率消耗 突衝模式脈波電路可以控制其輸出之脈波寬度，使轉換器進入突衝模式後有因負載輕重差別地遮蔽功率電晶體開關訊號 突衝模式脈波電路可以控制其輸出之脈波寬度，使轉換器進入突衝模式後有因負載輕重差別地遮蔽功率電晶體開關訊號 突衝模式脈波電路可以控制其輸出之脈波寬度，使轉換器進入突衝模式後有因負載輕重差別地遮蔽功率電晶體開關訊號 突衝模式脈波電路不僅可提供主要頻率的電路方塊 ，並提供轉換器進入突衝模式時所需的脈波可讓應用的系統有更小的待機功率消耗 準諧振返馳式電能轉換器運作 突衝模式脈波電路可以控制其輸出之脈波寬度，使轉換器進入突衝模式後有因負載輕重差別地遮蔽功率電晶體開關訊號 突衝模式脈波電路不僅可提供主要頻率的電路方塊 ，並提供轉換器進入突衝模式時所需的脈波可讓應用的系統有更小的待機功率消耗 準諧振返馳式電能轉換器運作

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。

Vds _ max Vds _ on _ max Vspike 521 1 15% 600V
假如采用95%降额，开关管的耐压需要630V以上，考虑开机和其它异常条件下，需 要650~700V电压额定值的MOSFET，但是此种MOSFET的导通电阻往往较高，将产生较 高的导通损耗。另外，由于准谐振变换器工作在临界断续状态，峰值电流会更大，又导 致Vds尖峰更高，开关管的关断损耗会增加，还有更多的能量被RCD钳位电路消耗，效率 损失变严重了。结合实际经验，无论普通单管反激还是单管准谐振反激都不适于大功率 如150W以上的应用。 LLC 谐振变换器
谐振变换器的优点， 具有简单可靠， 高能效易生产的特点， 性价比高， 很好地满足了AIO 电源的要求。 单管准谐振反激变换器 图1 是当今流行又易于设计的单管反激变换器。由于其具有低的开通损耗，广泛应 用于小功率电源，主要应用功率范围是150W以下。图中开关管Q1的开通损耗是
PLoss _ switch _ on
V DS
1 V IN n VO VF 2
双管关断时的漏感和开关管的寄生输出电容之间产生谐振，谐振峰值电压由于续流 二级管D1、D2的导通而被钳位在VIN，大部分能量回收到输入电容。针对T2区间的能量 回收和VDS钳位，在此做进一步的描述分析(以下管Q2为例)。
图10是下管关断波形， 取其关断瞬 VIN 间及谐振结束后一小段时间分为四个 (VIN +n VO)/2 区间（t1,t2,t3,t4）
tON VGS VDS VDS_ON_MAX VIN
tOFF
tON VGS
tOFF
nVO
VDS VIN VDS_ON
nVO nVO
IP IPP

双管准谐振反激技术用于一体机电脑电源的高效率实现在传统的一体机电脑电源中，主要采用单管反激式电源设计。

这种设计中，通过控制单个功率管的开关状态，实现输出电压的调节。

然而，由于功率管的导通和关断过程会引起较大的功率损耗和能量浪费，因此整体电源效率较低。

而采用双管准谐振反激技术的一体机电脑电源能够解决这一问题。

该技术主要通过在电源中加入谐振电路，实现功率管的零电压开关和零电流关断，从而降低功率损耗和提高能效。

在双管准谐振反激技术中，电源的谐振电路由两个功率管和谐振电容构成。

当功率管1导通时，通过谐振电感和谐振电容形成谐振回路，使得输入电压在电源转换过程中能够以较高效率传递给输出负载。

当功率管1关断时，功率管2导通，输出负载电流通过功率管2流回电源，实现能量的回收。

这种双管准谐振反激技术的优势主要体现在两个方面。

首先，双管准谐振反激技术能够实现高效率的能量传输。

通过谐振电路的设计，电源可以在功率切换过程中实现零电压开关和零电流关断。

这样可以大大减少功率损耗，提高能源利用效率。

在一体机电脑电源中，双管准谐振反激技术能够将整体电源效率提高到90%以上，大大降低了电源的能量浪费。

其次，双管准谐振反激技术还具有较低的EMI（电磁干扰）特性。

由于谐振电路的设计，功率管在开关过程中产生的电压和电流波形更为平滑，减少了对电源线路和其他电子设备的电磁干扰。

这对于一体机电脑等需要高稳定性和低干扰的电子设备来说非常重要。

总的来说，双管准谐振反激技术是一种用于一体机电脑电源的高效率实现的技术。

通过有效的能量传输和较低的干扰特性，这种技术能够提供更高的整体电源效率和更好的设备性能。

随着这种技术的应用和发展，未来的一体机电脑电源将能够提供更低的能量消耗和更高的节能效果，实现更加环保和可持续的能源利用。

双管准谐振反激技术用于一体机电脑电源的高效率实现双管准谐振反激技术是一种用于一体机电脑电源的高效率实现的技术。

它通过合理的电路设计和控制策略，可以在电源转换过程中实现高效率的能量转换，提高电源的效率和性能。

以下将详细介绍双管准谐振反激技术在一体机电脑电源中的应用。

一体机电脑是现代生活中常见的电子设备之一，它通常由显示器、计算机主机和电源三个部分组成。

其中，电源的效率和性能对整个一体机电脑的使用体验和能耗有着重要影响。

传统的一体机电脑电源往往采用开关电源技术，虽然在一定程度上满足了电源的输出要求，但存在着一些问题，例如效率较低、热损失大、功率因素低、电磁干扰等。

为了改善传统电源的这些问题，双管准谐振反激技术被引入到一体机电脑电源中。

该技术以谐振电路为基础，通过对电源的控制和调节，实现高效率能量转换。

在双管准谐振反激技术中，通过合理的电路设计和控制策略，将电源的工作频率与变压器的谐振频率相匹配，以减小开关损耗和谐振回路的能耗，从而提高电源的整体效率。

双管准谐振反激电源的基本工作原理是通过在输入端串联电感，使电源供电端看到一个较大的电感值，降低电流幅值，减小电路开关损耗。

同时，在输出端串联电容，使补偿电流回流到源极，形成零电流开关。

另外，在控制方面，采用自适应控制算法，实时调节开关频率和占空比，以实现电源工作在最佳工作点，进一步提高能量转换效率。

通过应用双管准谐振反激技术，一体机电脑电源可以获得以下几个方面的优势。

首先，该技术可以显著提高电源的效率，减少能量损耗，降低电源的负载和运行温度，延长电源的使用寿命。

其次，双管准谐振反激技术可以提高电源的功率因素，减少电网的谐波污染和无功功率的产生，提高电网的利用率。

此外，该技术还可以降低电磁干扰，减少电子设备之间的电磁干扰，提高整个系统的稳定性和可靠性。

总结来说，双管准谐振反激技术是一种用于一体机电脑电源的高效率实现的技术。

通过合理的电路设计和控制策略，该技术可以提高电源的转换效率、功率因素和稳定性，降低能量损耗和电磁干扰，提高整个系统的性能和可靠性。

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。

降低 电磁 干 扰 ， 高 功 率 密 度 等 ， 提 为开 关 电 源 实 现 高 效 、 能 、 积 节 体 小 、 量 轻 和 高 可 靠 性 的要 求做 出 了 贡 献 。 软 开 关 技 术 有 ： 振 技 重 谐 通 信 电源 是 通 信 行 业 的 动 力 ，在 电信 网 络 中 发 挥 着 不 可 替 代 术 、 谐 振 技 术 、 Ｗ Ｍ 和 准 谐振 相 结 合 的 技 术 。 准 Ｐ 的 作 用 ， 有 无 可 比 拟 的 重 要 基 础 地 位 。通 信 电源 又 是 通 信 设 备 系 具 ２３ 功 率 因数 校 正 技 术 ． 统 的心脏 ， 即使是 瞬间的中断也是不 允许 的 ， 因为通信 电源系统发 功率 因数校 正技术有 ： 采用三相 三线制整流 ， 即无中线整流方 生直流供 电中断故 障是灾难 性的 ， 往往 会造成 整个通信 局（ ） 站 和 式 ， 使谐 波含量大大 降低 ， 率 因数可达 Ｏ８ 可 功 ．６以上 ； 用无源功 采 通信 网络 的全部 中断和瘫痪 。通信 电源 是 电信 网络 中不可缺 少的 率 因数校正技术 ， 即在三相 三线整流 方式下加 入一定 的电感 ， 可使 重 要 组 成 部 分 ， 一 个 完 整 、 模 日趋 庞 大和 复 杂 的 交 换 、 输 、 是 规 传 数 功率 因数达 Ｏ９ ．３以上 ， 波含量 降到 １ ％以下 ： 谐 ０ 采用有 源功率 因
造成 能源的极 大浪费。因此传统的相控 电源 已逐渐被淘汰。 必 行 的 分 散 供 电 的广 泛 应 用 ， 求开 关 电 源 也 相 应 小 型 化 ， 开 关 要 而 １３ 开 关 电 源 的 功 率调 整 管 工 作 在 开 关 状 态 ，主 要 的优 点 在 电 源 工 作 频 率 高 频 化 和 控 制 电 路 集 成 化 ，使 开 关 电源 的 小 型 化 成 ． 高 频 上 。 工 作 频 率 高 ， 都 在 ４ ｋ ｚ以 上 ， 其 大 ０Ｈ 无烦 人 的噪 声 。 积 为 可 能 。 特 别 是 随 着 小 型 化开 关 电源 的市 场 迅 速 扩 大 ， 接 入 网 、 体 如 小， 重量轻 ， 适用于 分散供 电， 与通信设 备放在 同一机房 。效率 数据产 品、 动基 站、 可 移 无线市话 等 ， 一些 小功率模块 插件形式 的开 高， 大于 ９ ％， 当前能源 比较 紧张 的情 况下 ， Ｏ 在 能够在节 能上做 出 关 电源 将 应 运 而 生 ， 有 蓬 勃 发 展 之 势 。如 中兴 通 讯 的 Ｚ Ｄ ４ 大 Ｘ Ｕ ５嵌 很大的贡献。功率 因数高 ， 大于 ０９ ， ．２ 当采用有效 的功率 因数校正 入 式 电源 ， 结构 上采用标准 的 １ 在 ９英寸插框 设计 ， 高度 为 ４ 功 Ｕ， 电路 时 ， 率 因 数 可 接 近 于 １ 且 对 公 共 电网 基 本 上 无 污 染 。 块 化 能 齐 全 ， 用 起 来 极 为安 全 方便 。 功 ， 模 使 的 设 计 ， 实行 Ｎ １配 置 ， 靠 性 高 。 护 方便 ， 可 ＋ 可 维 可在 运 行 中更 换 模 ３２ 高 智 能 化 ． 块 ， 不 影 响 系统 供 电 ， 容 方 便 、 而 扩 分段 投 资 ， 在 初 建 时 ， 留 终 可 预 随着 开 关 电源 在 通 信 领 域 多 方面 的 广 泛 使 用 ，而维 护 人 员又 期 模 块 的机 架 ， 时 扩 容 。调 试 方 便 ， 设模 拟 测 试 电 路 ， 需 另 配 不 是 专 业 电 源维 护 人 员 ， 有借 助 其 智 能 化 ， 电源 设 备 的 运 行 状 随 内 无 只 对 假 负载 。具 有 监 控 功 能 ， 配 有 标 准 通 信 接 口 ， 实 现 集 中监 控 ， 并 可 无 态 自动 检 测 ， 电源 故 障及 时 发 现 、 断和 处 理 。 这 就 要 求 智 能 化 对 诊

开关电源设计的目的是通过能量处理将输入能量变化为所需要的能量输出通常的形式是产生一个符合要求的输出电压这个输出电压的值不能受输入电压或者负载电流的影响开关电源的设计要求有非常高的效率高效率有着极为重要的意义
准谐振式开关电源的设计
摘要
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。开关电源产品广泛应用于工业自动化控制、特殊用 途设备、仪器仪表、半导体制冷制热等领域。 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。目前由于开关电源频率的提高，需要减少开关 损耗。谐振电路，以使开关上的电压或通过开关的电流呈正弦波，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。 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 方式对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工作，以使得该项技术得以实用化。 本文叙述了准谐振式开关电源的设计过程，描述了主电路的参数计算、器件的选择， 介绍了 NCP1207 芯片实现准谐振控制的电路完整形式，实现了退磁检测、过流保护、过压 保护、电压反馈。 关键字：准谐振，开关电源，反激式，NCP1207
I
Quasi-resonant switching power supply design
Abstract
With the development of power electronics, power electronics equipment becongme more and more Important for us, electronic devices can not do without reliable power. Switching power supply products are widely used in industrial automation and control, special purpose equipment, instrumentation, semiconductor refrigeration and heat and so on. At present, switching power supply to small, light weight and high efficiency characteristics are widely used in electronic equipment, and it is not a lack of power means. At present, because of the increased frequency ,switching power supply needs to reduce switching losses. Resonant circuit, in order to switch the voltage or current through the switch was a sine wave, reduces the switching losses and also control the surge in place.This approach is called resonant switching power supply. Quasi-resonant switching power supply make problem such as switch power source reliability , lines wave interference got very big improvement,and does not increase cost and reduce the volume and weight. In addition, the resonant switching power supply can overcome the poor transient response and easy radiation defects of PWM mode to load,and use of high-frequency drivers, reducing losses, improve efficiency, reduce noise. Part of the resonant will become mainstream technology. Part of the resonant converter circuit technology, in theory, but also can reduce the noise of the high frequency, but some of the practical application of resonant conversion technology, there are still technical problems, it still required much work in this area in order to make the technology to practical use. This paper describes the quasi-resonant switching power supply design process, describe the main circuit parameter calculation, the device of choice, introduced the NCP1207 chip quasi-resonant control circuit complete the form and realized the demagnetization detection, over-current protection, over-voltage protection, voli-resonant,switching power supply, flyback, NCP1207

电路中的功率因数校正提高电源效率的方法在电力系统中，功率因数是衡量电路中有功功率与视在功率之比的参数。

当功率因数接近1时，表示电路的能量利用效率较高；而功率因数较低则表示存在较大的无效功率损耗。

为了提高电源的效率，并减少对能源的浪费，采取功率因数校正措施是十分重要的。

本文将介绍几种常见的方法，来改善电路中的功率因数校正，提高电源效率。

一、有源功率因数校正方法有源功率因数校正可以通过引入有源功率电子器件，如功率因数校正控制器（PFC），来调整电路中的功率因数。

PFC根据电路的输入和输出特性，通过控制电流的相位和幅值，实现功率因数的校正。

1. 单级整流功率因数校正单级整流功率因数校正适用于直流电源和低功率交流电源。

它通过全桥整流电路将交流信号转换为直流信号，并利用功率因数校正控制器来实现功率因数的校正。

2. 多级整流功率因数校正多级整流功率因数校正适用于高功率交流电源。

它将输入交流信号分割为多个等值的部分，分别经过整流电路和功率因数校正控制器的作用后，再进行并联输出。

这样可以提高整体系统的功率因数，并减少电路中的谐波失真。

二、无源功率因数校正方法无源功率因数校正主要是通过连接电感、电容等被动元件来实现的。

它不需要额外的能源输入，是一种相对简单且经济的功率因数校正方法。

1. 电容器补偿法电容器补偿法是一种常见的无源功率因数校正方法。

通过连接电容器到电源电路中，利用电容器的电流-电压特性来改善功率因数。

电容器能够吸收无功功率，从而提高功率因数。

2. 串联电感法串联电感法也是一种无源功率因数校正方法。

通过串联电感到电源电路中，可以改变电路的阻抗特性，从而减小无功功率的流动。

此方法适用于负载有饱和磁芯材料的电路。

三、整流桥电路的谐波校正方法在电路中，整流桥电路常常会引入谐波失真，从而影响功率因数。

为了解决这个问题，可以采取以下几种谐波校正方法。

1. 调整整流桥的电路结构可以通过改变整流桥电路的结构，选择合适的二极管材料和电容电感参数等，来减少谐波失真。

软开关技术综述摘要软开关技术是利用在零电压、零电流条件下控制开关器件的导通和关断，有效地降低了电路的开关损耗和开关噪声因而在电力电子装置中得到广泛应用。

本文在讲述软开关技术的原理及分类的基础上，主要回顾了软开关技术的由来和发展历程，以及发展现状和未来的发展趋势。

关键词：软开关技术原理发展历程发展趋势一．引言：根据开关元件的工作状态，可以把开关分成硬开关和软开关两类。

硬开关是指开关元件在导通和关断过程中，流过器件的电流和元件两端的电压在同时变化；软开关是指开关元件在导通和关断过程中，电压或电流之一先保持为零，一个量变化到正常值后，另一个量才开始变化直至导通或关断过程结束。

由于硬开关过程中会产生较大的开关损耗和开关噪声。

开关损耗随着开关频率的提高而增加，使电路效率下降，阻碍了开关频率的提高；开关噪声给电路带来了严重的电磁干扰问题，影响周边电子设备的正常工作。

为了降低开关的损耗和提高开关频率，软开关的应用越来越多。

电力电子装置中磁性元件的体积和重量占很大比例，从电机学相关知识知道，使变压器、电力电子装置小型化、轻量化的途径是电路的高频化。

但是, 传统的开关器件工作在硬开关状态，在提高开关频率的同时，开关损耗和电磁干扰也随之增加。

所以，简单地提高开关频率显然是不行的。

软开关技术是使功率变换器得以高频化的重要技术之一, 它应用谐振的原理, 使开关器件中的电流(或电压) 按正弦或准正弦规律变化。

当电流自然过零时, 使器件关断(或电压为零时, 使器件开通) , 从而减少开关损耗。

它不仅可以解决硬开关变换器中的硬开关损耗问题、容性开通问题、感性关断问题及二极管反向恢复问题, 而且还能解决由硬开关引起的EMI 等问题。

当开关频率增大到兆赫兹级范围, 被抑制的或低频时可忽视的开关应力和噪声, 将变得难以接受。

谐振变换器虽能为开关提供零电压开关和零电流开关状态, 但工作中会产生较大的循环能量, 使导电损耗增大。

为了在不增大循环能量的同时, 建立开关的软开关条件, 发展了许多软开关PWM技术。

电力电子中的电能转换效率如何提高？在当今能源消耗日益增长的时代，提高电能转换效率成为了电力电子领域的关键课题。

电能转换效率的提升不仅能够降低能源浪费，还能减少环境污染，具有重要的经济和社会意义。

那么，如何才能有效地提高电力电子中的电能转换效率呢？首先，我们要了解什么是电能转换效率。

简单来说，电能转换效率就是指输入电能与输出电能的比值。

比如说，一个电源输入了 100 瓦的电能，但最终输出只有 80 瓦，那么它的电能转换效率就是 80%。

要提高电能转换效率，选择合适的电力电子器件至关重要。

不同的器件具有不同的特性和性能，比如 MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）和 IGBT（绝缘栅双极型晶体管）。

MOSFET 在高频工作时具有较低的导通电阻和开关损耗，适用于高频小功率的应用场景；而IGBT 则在中大功率应用中表现出色，具有较高的耐压能力和电流承载能力。

在实际应用中，根据具体的工作条件和要求，合理选择电力电子器件，可以有效地提高电能转换效率。

电路拓扑结构的优化也是提高电能转换效率的重要手段之一。

常见的电路拓扑结构有降压型（Buck）、升压型（Boost）、反激式（Flyback）、正激式（Forward）等。

通过对这些拓扑结构的深入研究和创新设计，可以减少电路中的能量损耗。

例如，采用同步整流技术可以替代传统的二极管整流，大大降低了导通损耗。

此外，软开关技术的应用也能够显著降低开关损耗，提高电能转换效率。

软开关技术通过在开关管导通和关断过程中创造零电压或零电流的条件，实现了开关过程的平滑过渡，减少了开关瞬间的能量损耗。

控制策略的改进对于提高电能转换效率同样具有重要意义。

先进的控制算法能够实现对电力电子系统的精确控制，优化电能的转换过程。

例如，采用脉冲宽度调制（PWM）技术可以灵活地调节输出电压和电流，实现高效的能量传输。

而在一些复杂的系统中，采用数字控制技术能够实现更复杂的控制策略，提高系统的稳定性和效率。

ROHM最新AC/DC电源技术同时实现功率因数改善与高效率来源：ROHM半导体(上海)有限公司[导读]在电子设备开发中，电源的高效化已经逐年成为重要主题。

另外，不仅是面临电力能源问题的日本，在全世界的发电和输电相关的电力公司，功率因数改善设备的普及与高效率同样是重中之重。

在此介绍同时实现了设备工作时的功率因数改善与待机时的高效率的AC/DC电源技术。

关键词：RohmAC-DC电源技术2014年3月18日，上海——ROHM半导体（上海）有限公司讯：在电子设备开发中，电源的高效化已经逐年成为重要主题。

另外，不仅是面临电力能源问题的日本，在全世界的发电和输电相关的电力公司，功率因数改善设备的普及与高效率同样是重中之重。

在此介绍同时实现了设备工作时的功率因数改善与待机时的高效率的AC/DC电源技术。

1. 功率因数与功率因数改善电路（PFC:Power factor correction）功率因数是指是否将电力公司生产的电力毫无损耗地输送到电子设备的数值；效率是指是否将该电力毫无损耗地转换的数值。

当交流电力的电压与电流的相位差为φ时，按功率因数＝COSφ求得功率因数，当电压与电流没有相位差，即正弦波时功率因数为1。

简单地说，单纯的电阻负载时，电压与电流波形不发生相位延迟，因此，功率因数为1（图1）。

图1 功率因数为1时的波形与电路但是，在现代电子设备中，开关电源的应用广泛，为使输入的交流电压平滑，一般使用电容器（称为电容输入型整流滤波）。

通过这种滤波用电容负载，只有在比滤波电容电压还高时输入交流电压才会流过，因此导通角变小，电流波形成为含有高频成分的非正弦波电流（图2）。

图2 高频电流时的波形和电路因此，即使消耗了相同功率，在电源侧也会流过瞬时大电流（比如功率因数为0.5时，与功率因数为1时相比，峰值电流高达2倍），电力公司针对这种含有高频成分的非正弦波电流，花费了额外发电和设备损坏事故的对策用的巨大费用。

现谈谈准谐振的工作模式，第一种：準諧振電流模式，帶谷底鎖定功能，能消除雜訊；第二种：VCO 模式，用於在輕載時提升效能。

第一种就不用多谈啦，现在主要谈一下VCO模式关于VCO模式，先上一个波形在来说说准谐振的开关特征：金屬氧化物半導體場效應電晶體(MOSFET)在漏極至源極電壓(VDS)達到其最低值時導通，從而減小開關損耗及改善電磁干擾(EMI)訊號。

在讲讲准谐振的负载与开关频率的关系：在負載下降時，開關頻率上升；這樣，在輕載條件下，如果未限制開關頻率，損耗會較高，影響電源效能；故必須限制開關頻率。

限制开关频率的方法：第一種是傳統準諧振轉換器所使用的帶頻率反走的頻率鉗位方法，即通過頻率鉗位來限制開關頻率。

但在輕載條件下，系統開關頻率達到頻率鉗位限制值時，出現多個處於可聽雜訊範圍的谷底跳頻，導致訊號不穩定。

现在又出现了帶谷底鎖定准谐振电流模式，原理在于在此种模式下，控制器根據反饋電壓鎖定至某個谷底(最多到第4 個谷底)，峰值電流根據反饋電壓來調整，提供所需的輸出功率。

這樣，就解決了準諧振轉換器的谷底跳頻不穩定問題，且與傳統準諧振轉換器相比，提供更高的最小開關頻率及更低的最大開關頻率，還減小變壓器尺寸。

為了解決上面這個問題，就出現第二種方法，也就是谷底鎖定，即在負載下降時，在某個谷底保持鎖定，直到輸出功率大幅下降，然後改變谷底。

輸出功率降低到某個值時，進入壓控振盪器(VCO)模式，图纸见第二贴先上准谐振变压器匝数比的计算，后面会有设计实例提供，请大家耐心等待。

Nps=Kc*(Vout+Vf) / Bvdss*Kd-Vinmax-Vos初级峰值电流：Ipri.peak=2*Pout/η*（1/Vinmin+Nps/Vout+Vf）+π*√(2*Pout*Clump*Fsw/η) {√(2*Pout*Clump*Fsw/η)}为(2*Pout*Clump*Fsw/η)的开方，√为开方号。

初级电感量的计算：Lpri=2*Pout/（Ipri.peak2*Fsw*η）kc = Vclamp / V reflect占空比的计算：最大占空比：最大占空比：Dmax=(Ipri.peak*Lpri/Vin.min )*Fsw.min说一下今天调试的一些心得，QR模式确实有它值得推广的地方，就谷底检测/零电流检测的原理及波形给大家分享一下。