准谐振模式在反激式转换器中的应用

功能描述1 SS上拉至以上时，还可以触发芯片闩锁2 FB 系统反馈管脚。

占空比由FB和作时，的电压决定了系统工作在三种模式之一模式， (PFM) 模式，和间歇工作模式3 CS 电流检测管脚。

芯片地4 GND外部功率栅极驱动管脚。

5 GATE芯片电源管脚。

6 VCCPFC OB2203内部集成了一个开关，该开关连7 PFCVCC(VCC)OB2203会切断级，系统效率和可靠性因此得到增加。

8 DEM 检测管脚。

通过对辅助绕组电压进行谷底1. OB2203准谐振（QR）控制示意图更高的效率按照上述的准谐振系统的工作原理可知，新的开关周期触发正好在漏极谐振电压的某个谷底开始，系统的开关损耗由此大大降低。

多模式工作示意图时，系统工作在准谐振模式，工作频率与线输入电压和负载有关。

为了避免工OB2203在准谐振模式下引入了130KHzVth2之间时，系统工作在脉冲频率调制模式。

在此模式下功率通时间保持不变，而负载降低引起系统开关频率降低。

时，系统工作在间歇工作模式。

此时负载很低，功率MOSFET大部分时间处于关闭状态，从而降低了系统待机功耗。

如果系统从轻载进入重载工作，会在延时10mS PFC。

OB2203在系统发生任何异常情况（, OTP, OVP PFC以保护系统安全。

可编程软启动软启动功能可以降低系统启动过程中功率MOSFET的电压应力。

OB2203提供了可编程软启soft start）功能。

每次系统重新启动都会经历软启动过程，当VDD电压达到电流从SS脚流出对外接电容进行充电在此过程中流过功率MOSFET的峰值电流从开始逐渐上升，直到SS脚电压达到5所示5. OB2203可编程软启动示意图负载端过压保护检测与波形自适应斜率补偿消除满载时的次谐波振荡将系统在准谐振模式工作时的最低频率钳位在所以在低压满载时，系统可模式，在这种情况下，会自动在电流检测环路中加入斜率补偿从而避免了次谐波振荡(sub harmonic oscillation)内置过功率保护(Over Power Protection)补偿系统中有两个作用：其一是级采用高低压两段式，能补偿两段式带来的功率差别；其二是在启动过程中，应用的系统是先启动由于采用了准谐振的控制架构，系统最大输出功率不仅与初级的峰值电流I PK当系统输出发生短路、过流、过功率或者反馈出现开环状态现象时，系统反馈电压并且会超过一个设定的阈值；当这种现象持续会立即关闭输出，从而保护整个系统，然后芯片系统重新启动，当故障依然存在时系统将重复上述现象。

准谐振反激变换器为LED路灯照明的解决方案比传统光源，LED具有高效率、使用寿命长的特点。

因此成为了降低室内外能源消耗的照明首选。

对于路灯照明而言更是如此。

谐振变换器能够提高电源效率，是最受欢迎的电源供应拓扑之一。

LLC谐振变换器因提高大功率转换效率和副边整流管的低压应力而引发关注。

 然而，复杂的设计和高制作成本使得LLC谐振变换器难以快速投入市场。

LLC还面临一个问题，那就是它是大型的环形电流，需要使用零电压开关电源。

LLC谐振变换器在轻载时会造成相对高功率的损耗。

当MOSFET的二极管性能不佳时，LLC谐振变换器会出现很多潜在的故障和问题。

双管反激变换器旨在解决LLC谐振变换器出现的问题，作为替代方案。

由于在高侧加了一个开关，再利用泄漏电感能量到输入电流，以此提高效率。

无缓冲电路和损耗。

双管反激拓扑适用于120W的开关电源供应。

下面将呈现设计规格和测试结果的细节。

 双开关准谐振反激拓扑 双开关准谐振反激拓扑实际上是降低钳位电路的损耗。

此外，FL6300A的准谐振工作模式降低开关损耗和保证高效率。

图1是所提出的双开关准谐振反激变换器的简要图解。

FL7930B是有源功率因数校正(PFC)控制器，FL6300A是照明用准谐振模式电流模式PWM控制器。

FAN7382可对两个高侧和低侧MOSFETs进行驱动。

新型600V385欧姆超结、D-PAK封装的MOSFET应用于PFC开关和反激开关中。

传统的单级开关反激变换器使用RCD钳形电路，将泄漏电感能量转为热损耗。

双开关准谐振反激拓再利用泄漏电感能量到输入电流，将MOSFET的最高电压钳进输入电压。

限制MOSFET的最高电压，钳入输入电压有利于可靠性。

在单级开关反激变换器中，很难控制MOSFET的。

电源招聘专家一种准谐振反激式控制器功能简介电源适配器(Power adapter)是小型便携式电子设备及电子电器的供电电源变换设备，按其输出类型可分为交流输出型和直流输出型;按连接方式可分为插墙式和桌面式。

广泛配套于电话子母机、游戏机、语言复读机、随身听、笔记本电脑、蜂窝电话等设备中。

表1显示了针对外部电源适配器的最新的EPA 2.0 Level V标准。

该表重点介绍了平均能效和空载功耗以及轻载功耗。

表1针对外部电源适配器的EPA 2.0 Level V标准为此，英飞凌针对绿色电源适配器解决方案开发出全新具备数字降频、主动突发模式和折返校正等特性QR PWM IC ICE2QS03G。

2 CCM DCM与QR工作模式对照反激式转换器广泛应用于交流/直流电源，尤其适用于输出功率低于150W的电源。

单开关反激式转化器具备三种基本工作模式：连续导通模式(CCM)、断续导通模式(DCM)和准谐振(QR)模式。

这三种工作模式都具备各自的优缺点。

电源招聘专家2.1 连续导通模式图1a是典型的CCM工作波形。

转换器的输入功率是：(1)由于电感器存储的电能不完全转移到二次侧，因此在相同条件下，CCM工作模式所需的电感通常高于DCM工作模式所需的电感。

此外，更高的电感意味着主侧开关电流具备较低的交流/ 直流转换率，因此获得更低的导通损耗。

不过，随着原边电感值的升高，变压器的磁损耗也会增大，因此在开关导通损耗和变压器导通损耗之间需折衷考虑。

此外，在占空比大于0.5的条件下，为避免次谐波振荡，需要加入斜率补偿功能。

由于高压输入下，导通时间较短，高压下的补偿值低于低压下的补偿值。

这将使高压下的最大输出功率远远高于低压下的最大输出功率。

实际上，采用CCM工作模式的SMPS IC针对某个具体的设计只具备一条补偿曲线。

如果设计发生变化，最大功率限制性能也会随之变化。

2.2 断续导通模式图1b是采用D CM工作模式的反激式转换器的典型工作波形。

准谐振反激式开关电源设计作者：李惺靳丽钱跃国李向锋来源：《现代电子技术》2013年第21期摘要：设计了一种基于UCC28600控制器的准谐振反激式开关电源电路，分析了准谐振反激式开关电源的工作原理及实现方式，给出了电路及参数设计和选择过程，以及实际工作开关波形。

实验证明，准谐振反激式开关电源具有输入电压范围宽、转换效率高、低EMI、工作稳定可靠的特点。

准谐振技术降低了MOSFET的开关损耗，提高产品可靠性。

此外，更软的开关改善了电源的EMI特性，允许设计人员减少滤波器的数目，降低了产品成本。

关键词：准谐振；反激； CRM； DCM； FFM； UCC28600中图分类号： TN710⁃34 文献标识码： A 文章编号： 1004⁃373X（2013）21⁃0148⁃04准谐振转换是十分成熟的技术，广泛用于消费产品的电源设计中。

新型的绿色电源系列控制器实现低至150 mW的典型超低待机功耗。

本文将阐述准谐振反激式转换器是如何提高电源效率以及如何用UCC28600设计准谐振电源。

1 常规的硬开关反激电路图1所示为常规的硬开关反激式转换器电路。

这种不连续模式反激式转换器（DCM）一个工作周期分为三个工作区间：（[t0～][t1]）为变压器向负载提供能量阶段，此时输出二极管导通，变压器初级的电流通过Np：Ns的耦合流向输出负载，逐渐减小；MOSFET电压由三部分叠加而成：输入直流电压[VDC、]输出反射电压[VFB、]漏感电压[VLK。

]到[t1]时刻，输出二极管电流减小到0，此时变压器的初级电感和和寄生电容构成一个弱阻尼的谐振电路，周期为2π[LC]。

在停滞区间（[t1～][t2]），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。

当下一个周期[t2]节点，MOSFET 导通时间开始时，寄生电容（[COSS]和[CW]）上电荷会通过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。

绿色模式准谐振反激控制新一代节能的AC/DC电源控制系统必须采用绿色模式的准谐振式工作，减少EMI，提高效率，降低待机损耗。

T1公司的UCC28600以另一种特色技朮解决上述要求，UCC28600主要特点如下：◆极低待机功耗＜150mW，符合欧洲新的绿色能源标准。

◆准谐振式工作，降低EMI，降低开关损耗。

◆极低起动电流最大仅25μA。

◆可调过压保护，包括输入线路过压及输出电压过压。

◆芯片内部过热保护，降温到某一水平后重新起动。

◆过流保护，逐个周期式限流及打呃式保护。

◆强输出驱动能力，有0.75A输出，1A漏入能力。

◆软起动可调节。

◆UCC28600主要用于LCD-TV，MONITOR及机顶盒电源，各种AC/DC适配器，充电器，输出功率可到200W。

工作描述UCC28600系一款新技朮设计的省能源，高水平保护，低成本的AC/DC解决方案。

结合频率折返，猝发模式工作，降频工作等使电源在空载，轻载时达到最低功耗，由UCC28600及UCC28051组成的AC/DC简图如图1。

图1 UCC28600和UCC28051组成的AC/DC适配器电源电路UCC28600的内部方框电路如图2。

图2 UCC28600的内部等效方框电路UCC28600共计8个PIN，各PIN功能如下：1PIN SS软起动，接一电容到GND，内部电流源为其充电，改变电容即改变充电时间，改变软起动时间。

故障时，此电容即放电，经由内部一支小MOSFET放电，降下SS端电压，也即降下内部FB端电压，做到峰值电流限制。

2PIN FB反馈输入或控制输入，从光耦直接送到PWM比较器，用于控制功率MOSFET的峰值电流，内部有一支20KΩ电阻从此端接到5V基准，所以光耦之光电三极管可直接接入。

此端电压控制着IC的三个工作模式，准谐振（QR）模式，频率折返（FFM）模式及猝发模式（Borst Mode）。

3PIN CS电流检测输入端，调节功率限制，可调制过流保护，CS端电压输入从电流检测电阻接入，再用两端之间的电阻值大小调节功率限制。

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。