准谐振开关电源设计

基于ICE2QS03G芯片准谐振反激电源设计引言：准谐振反激电源是一种具有高效率、低成本、小体积和高可靠性的开关电源方案。

它广泛应用于计算机、通信设备、工业自动化等领域。

本文将基于ICE2QS03G芯片，对准谐振反激电源进行设计。

一、ICE2QS03G芯片简介ICE2QS03G是一款在准谐振反激电源中广泛使用的控制芯片。

它提供了丰富的保护功能，如过电流保护、过温保护、欠压锁定等。

此外，ICE2QS03G还提供了灵活的开关频率调节功能，可适应不同应用场景。

二、电源拓扑选择根据实际需求，我们选择准谐振反激电源作为设计方案。

该方案具有输出电压稳定、高转换效率和低电磁干扰的特点，非常适用于一些对电源要求较高的场景。

三、电源参数设计1、输出电压设计：根据具体应用需求，确定输出电压的数值。

例如，如果我们需要设计一款12V的电源，那么将输出电压设定为12V。

2、输出电流设计：根据实际应用需求，确定输出电流的数值。

例如，如果我们需要设计一款能够提供3A输出电流的电源，那么我们需要确保电源能够稳定输出3A的电流。

3、开关频率设计：ICE2QS03G芯片提供了可调的开关频率范围，我们需要根据具体需求选择适合的开关频率。

一般情况下，高开关频率能够提高转换效率，但同时也会增加开关损耗。

低开关频率可以减小开关损耗，但会增加输出滤波器的尺寸和成本。

4、输入电压范围设计：根据实际应用需求，确定输入电压范围。

一般情况下，我们需要确保电源在输入电压变化范围内能够正常工作。

四、电路设计1、输入滤波器：输入滤波器主要用于抑制输入电压的纹波和滤除高频噪声。

可以采用LC型滤波器，选择合适的电感和电容值。

2、整流桥：将输入电压转换为直流电压，可以选择全波整流桥。

3、变压器：根据设计需求，选择合适的变压器，确保能够提供所需的输出电压和电流。

4、ICE2QS03G芯片：将ICE2QS03G芯片接入电路中，根据数据手册提供的引脚连接图和工作原理进行接线。

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。

一种高可靠性准谐振反激式开关电源的设计摘要：介绍了一种高可靠性准谐振反激式开关电源。

分析了准谐振反激式开关电源和电源冗余的工作原理及实现方式。

通过实验分析，验证了理论分析的准确性，提高了电源可靠性。

证明该电源降低了开关损耗，具有较高的电源效率；表明了两路冗余电源具有较好的均流效果。

关键词：准谐振；冗余；反激；开关电源随着社会对能源效率和环保问题的关注度日益提高，人们对开关电源的效率期望越来越高，而减少开关损耗是提高效率的重要途径之一。

采用准谐振技术控制开关管，使其在开关管两端电压最小时开通，可以很大程度地减少开关损耗，相比传统的反激式开关电源，最多可以提高5％以上效率；同时开通过程中因开关管承受的电压较低，产生的dv／dt 也小，于是产生较小的EMI，有效的解决电磁干扰等问题。

另一方面，开关电源现已广泛应用于铁路的通信网络等系统中。

电源除了要连续运行外，还要经受高低温、高湿、冲击等考验。

这就要求电源设备必须有很高的可靠性。

采用冗余结构是一种有效提高电源可靠性的方法。

本论文通过采用准谐振控制芯片和两路冗余热备份结构，设计出一种高可靠性的准谐振反激式开关电源。

1 准谐振反激式开关电源的原理及实现方式(1)准谐振反激式开关电源原理分析准谐振反激式开关电源基本原理和等效原理图如图1、2 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，电容Cd，原边电感Lp=Lm+Lk 以及电阻Rp 构成一个RLC 谐振电。

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。

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。

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。

准谐振QR（quasi-resanent）开关电源我们经常提到准谐振电源，那么究竟什么是准谐振开关电源呢？众所周知，开关电源的损耗主要来自于开关管的开关过程，由于开关管不是理想的开关器件，开关过程不是瞬间完成的，存在一定的过渡时间，如图1所示，传统的方波开关电源在这个过渡转换的时间里电压和电流均为零，存在重叠的区域，因而会产生开关的损耗，随着频率的升高，这种损耗会逐渐加大而限制开关电源频率的提高，同时由于在转换过程中电压和电流短时间内的急剧变化，也会产生很大的开关噪声，形成电磁干扰EMT。

为克服方波开关电源的这一缺点，二十多年来人们一直致力于低功耗的软开关电源技术的探索，在电路中加入小电感或电容元件，利用谐振的原理，使开关两端的电压或电流的变化呈正弦波的变化规律，基本的设想是想办法使开关管能在电压过零ZVS （ZeroVoltage Switching）或电流过零ZCS （Zero Current Switching）的时候完成开关转换，以消除电压和电流的重叠，实现消除或减小功耗的目的。

谐振电源（Resonant SwitchingPower）的开关损耗能够降低，但电路相对复杂。

在反激式开关电源中广泛应用的是准谐振的模式。

所谓反激式是指原边主功率开关管与副边整流管的开关状态相反，开关管导通时，副边的整流二极管截止，反激式变换器只是在原边开关管导通时储存能量，当它截止时才向负载释放能量，故高频变压器在开关过程中，既起变压隔离作用，又是电感储能元件。

反激式开关电源因电路简洁，容易实现多路输出而在彩电中得到广泛应用。

不同于谐振开关电源谐振过程主动参与整个能量变化的过程（振荡>l}形为正弦波），准谐振模式是谐振只在整个电源能量变换的一个阶段—开关转换的时候完成（波形仍接近为方波），通过谐振使开关管在零电压（或最小电压）或者是零电流的时刻完成开关转换，同时又保持方波开关电源的高能量传输模式，因此称为准谐振（quasi-resanent ）QR。

基于UCC28610的QR反激准谐振开关电源设计1
接下来，我们开始设计电源。

首先确定输入电压范围和输出电压需求。

假设输入电压范围为85V-265V，输出电压为12V。

然后，根据输出功率需
求确定输出电流。

假设输出功率为20W，输出电流为1.67A。

Lmin = (VIN x D^2) / (2 x f x IOUT)
其中，VIN为输入电压范围的最小值，D为输出电压的占空比，f为
开关频率，IOUT为输出电流。

在本设计中，取最小输入电压为85V，输出电压占空比取80%，开关
频率为100kHz，输出电流为1.67A，则可以计算出电感的最小值。

接下来，我们需要选择合适的开关管和二极管。

根据输出功率计算二
极管的平均电流值，然后根据最大反向电压和电流波形选择合适的二极管。

可以选择一个反向电压大于输出电压的二极管，并具有较小的开启压降和
快速恢复特性。

最后，我们需要根据设计需求选择合适的电容来满足输出电压的纹波
要求。

Cmin = (2 x VOUT x (1-D)) / (f x ΔV)
其中，VOUT为输出电压，D为输出电压的占空比，f为开关频率，
ΔV为输出纹波电压。

在本设计中，我们可以选择一个电容的最小值。

摘要本文介绍了目前开关电源领域的发展概况，和典型开关电源主电路的拓扑结构。

分析了存在于开关电源中的影响电源效率的因素，提出了当今高效率功率变换要解决的问题，那就是开关管的开关损耗问题，分析了一种提高开关电源效率的实现方法----准谐振开关电源。

论文针对主电路中各主要元件参数进行了具体计算。

确定各分电路和所选元器件。

在控制电路设计中，经过综合比对选用开关电源专用芯片UC3867作为主要控制芯片，结合信号检测技术，设计具有完善控制和保护功能的电源系统，开关电源的效率达到85%以上。

关键词变换器软开关效率AbstractThe current development of switching power supply field is introduced. And various topology structures of main circuits of Switch power supply(SPS). Ingredients that affect the efficiency of SMPS are analized. Major problems that need to be solved in high efficiency power convert are put forward, include loss of switch, loss while switching on and etc. High efficiency power convert idea is put forward: quasi- resonant switching power supply.the parameters of main components of main circuit are computed. Determine the sub-circuit and the selected components. At the same time, it points out the key factors. After comprehensive comparison,UC3867 chip is selected as the main control chip in designing of control circuit. The technology of detection is combined to compose the power supply system, which designs the perfect control and protection function.The efficiency of switching power supply is more than 85%.Keywords:converter soft switching technology efficiency目录1 绪论 (1)1.1引言 (1)1.2选题的目的和意义 (2)1.3课题可行性分析 (3)2 开关电源 (4)2.1开关电源的种类及特点 (4)2.2开关电源的效率分析 (14)3 电路设计 (16)3.1软开关电路的种类、特点 (16)3.2软开关电路的选用原则 (19)4 准谐振开关电源的设计 (22)4.1主电路的设计 (22)4.2软开关的设计 (24)4.3控制电路的设计 (27)4.4交流滤波整流输入的设计 (34)5 结论 (37)参考文献 (38)致谢 (39)附录一控制电路图 (40)附录二原理图总图 (41)1 绪论1.1引言随着电力电子技术的告诉发展，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，进入80年代计算机电源全面实现了开关电源化，率先完成计算机的电源换代，进入90年代开关电源相继进入各种电子、电器设备领域，程控交换机、通讯、电子检测设备控制设备等都已广泛地使用了开关电源，正是由于开关电源的广泛应用和普及，使开关电源技术得到迅速发展。

谐振式开关电源电路图大全（准谐振反激式电源滤波器开关电源）谐振式开关电源电路图（一）谐振式开关电源电路图（二）准谐振反激式开关电源原理分析准谐振反激式开关电源基本原理和等效原理图如图1、2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，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。

传统的反激式开关电源主开关管可能Vds振荡波形任一点处开通，视负载情况而定。

而准谐振反激式开关电源，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，波形图如图3所示。

图3准谐振模式的实现准谐振模式实现的具体电路如图4、5所示，辅助绕组电压检测信号与控制芯片的7脚相连。

在开关关断期间，如果检测7脚电压偏低及处于振荡的波谷时，通过芯片内部三个比较器，使得芯片内部的QR_DONE信号由0变为1，从而影响芯片内部的振荡器，开启下一周期。

谐振式开关电源电路图（三）准谐振电路分为零电压和零电流模式，理论上也有很多方法能实现准谐振变换，但是由于涉及到比较高的电压，很多方法并不适用于无输入变压器的所谓离线开关电源。

离开实际的电路很难讨论准谐振的原理，我们首先分析一下常见的反激式开关电源工作过程，然后探讨在反激式开关电源中引入零电压ZVC准谐振的方法。

如图2所示为反激式开关电源的基本电路原理图。

VT为开关管，T为高频变压器，D1为整流管，Vin为输入的直流电压，经初级绕组LP加到开关管的漏极（集电极），假定负载二极管为理想的开关。

基于NCP1337准谐振电源的分析和设计2009-09-27 13:28:20 作者：孙云云楼彦华任军军郭吉丰来源:电源技术应用关键字：基于NCP1337准谐振电源的分析和设计0 引言随着全球业界对电源效率的要求越来越高，包括ATX电源、消费类电子产品等在内的电源需要更高的节能要求。

传统的电源设计都工作在固定频率模式下，从而使得功率管在高压接通，关断过程中功率管上消耗的瞬时功率较大，同时还会引起一定的电磁干扰。

而准谐振技术和软跳周期技术正好能解决这个问题，安森美公司的NCPl337控制器就是用于准谐振式开关电源的优秀代表。

1 准谐振原理准谐振变换的原理是降低拓扑中电源开关的导通损耗，一般的反激式开关电源其MOSFET开通／关断时间固定，工作在固定频率。

如图1所示，我们可以看到在磁复位的过程中，由于变压器电感和功率管上寄生电容存在，使得开关管上的压降存在振荡。

但是可以发现电压振荡曲线中的A点，就是MOSFET漏源电压的第一个最小值(或称谷值)，如果我们在这个时候让MOSFET管开通，那么导通的电流尖峰将会最小。

在某些条件下，甚至可以获得零电压开关(ZVS)。

通过调节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。

与反激式转换器的不连续工作模式及连续工作模式相比，准谐振开关提供的导通损耗更低，因此能够提高效率和降低器件温度。

2 NCPl337简介NCPl337是一款增强型的准谐振脉冲宽度调制电流模式控制器，它结合了真正的电流模式调制器与去磁检测器，确保电源在任何负载条件下均能工作在不连续的导电模式。

它集成了组建严格可靠的开关电源(SMPS)所有必要的元件和功能。

图2是管脚排布图。

其主要特性：1)自由运行的边界／临界模式，准谐振控制；2)最小开关频率(25 kHz)跳周期模式；3)独立于辅助电压的自恢复短路保护；4)内置两种外部失效模式触发比较器(禁止和锁定)；5)内置4．0ms的软启动；6)500mA峰值电流驱动能力；7)最高工作频率130kHz；8)内部前端消隐，内部过温保护；9)12～10V问的动态自供电技术(DSS)。