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准谐振和谐振转换-两种提高电源效率的技术全球对能源成本上涨、环保和能源可持续性的关注正在推动欧盟、美国加州等地的相关机构相继推出降低电子设备能耗的规范。
交流输入电源，不论是独立式的还是集成在电子设备中的，都会造成一定的能源浪费。
首先，电源的效率不可能是100% 的，部分能量在电源大负载工作时被浪费掉。
其次，当负载未被使用时，连接交流线的电源会以待机功耗的形式消耗能量。
近年来，对电源效率等级的要求日趋严格。
最近，80% 以上的效率已成为了基本标准。
新倡议的能效标准更是要求效率达到87%及以上。
此外，只在满负载下测量效率的老办法已被淘汰。
目前的新标准涉及了额定负载的25%、50%、75% 和 100% 这四个点的四点平均水平。
同样地，最大允许待机功耗也越来越受到限制，欧盟提议所有设备的待机功耗均应低于500mW，对于我们将讨论的电视机，则小于200mW。
除专家级的高效率电源设计领域之外，电子设备中所用的功率范围从1W 到 500W的交流输入电源，一直以来主要采用两种拓扑：标准 (或硬开关) 反激式 (flyback) 拓扑，和双开关正激拓扑。
这两种拓扑都很易于理解，而它们存在的问题，以及如何予以避免，业界都已有充分的认识。
不过，随着对效率的要求不断提高，这两种拓扑将逐渐为三种新的拓扑所取代：准谐振反激式拓扑、LLC谐振转换器拓扑和不对称半桥拓扑。
准谐振反激式拓扑已被成功用于最低功率级到200W以上的范围。
在70W-100W范围，LLC谐振转换器比准谐振反激式拓扑更有效。
而在这两个功率级之上，不对称半桥转换器也很有效。
工作原理准谐振和谐振拓扑都能够降低电路中的导通开关损耗。
图1对比了连续传导模式 (CCM) 反激式、准谐振反激式和 LLC 谐振转换器的导通开关波形。
所有情况下的开关损耗都由下式表示：这里，PTurnOnLoss 为开关损耗；ID 为漏极电流；VDS 是开关上的电压；COSSeff 是等效输出电容值(包括杂散电容效应)；tON 是导通时间，而fSW 是开关频率。
型号:编写:日期:25-07-2013序号参数单位参数说明1u min 90V 交流输入电压最小值2u max 265V 交流输入电压最大值3f L 5017535Hz 电网频率4f65kHz开关频率Main out Out2Out3Out4518V 直流输出电压(输出电压>1v)62A次级直流输出电流7P O 3636000W 输出功率8η80%电源效率9Z 0.5损耗分配系数10U FB 15V 反馈电压11C IN 101.6UF 输入滤波电容 12U Imin 100V 直流输入电压最小值13U Imax 375V 直流输入电压最大值14U OR 90V 初级绕组的感应电压15U DS(ON)5V 开关管导通电压16U F10.5V 次级绕组肖特基整流管正向压降17U F2 1.2V反馈电路中高速开关整流管正向压降18K RP0.5初级绕组脉动电流IR 与峰值电流IP 的比例系数19D max 48.65%最大占空比(u min 时)20I AVG0.450A输入电流的平均值变压器初级绕组设计参数计算数据U O I O工作电压1300V0V270240210180150120906030型号:编写:日期:25-07-2013计算数据序号参数单位参数说明21I P 1.233A初级绕组峰值电流22I R0.617A初级绕组脉动电流 IR＝I P·K RP23I RMS0.657A初级绕组有效值电流24L P1092.3uh初级绕组电感量25n 4.8650.0000.0000.000初次级匝数比26A P0.48055cm4所需A P值，A P=(L P•I P2•104/B w•K0•K j)1.14TYPE高频变压器的结构参数.27磁芯ER28/28PC40铁氧体磁芯型号28S J82.1mm2磁芯有效横截面积29A WC114mm2磁芯窗口面积30A P0.93594mm4磁芯AP值31l64mm有效磁路长度32A L2870.00nH/N2磁芯不留间隙时的电感系数33A WB71.8mm2骨架窗口面积34b16.1mm骨架宽度35B AC0.2T交流磁通密度36N P46匝初级绕组匝数37N S9000匝次级绕组匝数型号:编写:日期:25-07-2013计算数据序号参数单位参数说明38N F8匝反馈级绕组匝数39μO 0.4π X 10-6H/m真空中的磁导率40μr1780磁芯不留间隙时的相对磁导率41δ0.160mm磁芯气隙宽度42A LG0.526uH/匝磁芯留间隙时的电感系数43B M0.360T锰锌铁氧体磁芯最大磁通密度(B M=0.2～0.3T)44D fm0.259mm趋肤效应穿透深度45D m0.519mm单股最大裸线线径(避免趋肤效应)46M2mm安全边距47D P0.45mm选取初级绕组单股导线的裸直径(应≤2D fm)48P p1股初级绕组导线股数49d p2层初级绕组层数50S P0.159043mm2初级单股导线的裸横截面积51J 4.131A/mm2电流密度(J＝4～10A / mm2)变压器次级绕组设计参数52I SP 6.246#DIV/0!#DIV/0!#DIV/0!A次级绕组峰值电流53I SRMS 3.419#DIV/0!#DIV/0!#DIV/0!A次级绕组有效值电流型号:编写:日期:25-07-2013计算数据序号参数单位参数说明54I RI 2.773#DIV/0!#DIV/0!#DIV/0!A输出滤波电容上的纹波电流55D S0.450mm选取次级绕组单股导线的裸直径(应≤2Dfm)57P S4股初级绕组导线股数56S smin0.1590430.0000000.0000000.000000mm2次级绕组裸横截面积58d s2000层初级绕组层数59J 5.374#DIV/0!#DIV/0!#DIV/0!A/mm2电流密度(J＝4～10A / mm2)可以绕制检测变压器绕线能否容下60U dmax V最高漏级电压估算值(包括漏感的作用)61U(BR)S92000V次级绕组整流管最高反向峰值电压62U(BR)FB82V反馈绕组整流管最高反向峰值电压。
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。
半桥LLC谐振转换器的设计考虑及安森美半导体解决方案Design considerations for a Half-Bridge LLC Resonant Converter近年来，液晶电视(LCD TV)和等离子电视(PDP TV)市场迅速增长。
这些市场及其它一些市场需要具有如下功能特色的开关电源(SMPS)：•150 W至600 W的输出功率范围•采用有源或无源PFC(由所需功率决定)•宽度和空间有限，无散热风扇，通风条件有限•面向竞争激烈的消费电子市场这就要求开关电源具有较高的功率密度和平滑的电磁干扰(EMI)信号，而且解决方案元器件数量少、性价比高。
虽然开关电源可以采用的拓扑结构众多，但双电感加单电容(LLC)串联谐振转换器在满足这些应用要求方面拥有独特的优势。
这种拓扑结构比较适合中大尺寸液晶电视输出负载范围下工作。
通常反激式拓扑结构最适用于功率不超过70 W、面板尺寸不超过21英寸的应用，双反激拓扑结构则适合功率介于120 W至180 W之间、26至32英寸的应用，而半桥LLC则在120 W至300 W乃至更高功率范围下都适用，适合于从中等(26至32英寸)、较大(37英寸)和大尺寸(大于40英寸)等更宽范围的应用。
此外，在LLC串联谐振转换器拓扑结构中，元器件数量有限，谐振储能(tank)元件能够集成到单个变压器中，因此只需要1个磁性元件。
在所有正常负载条件下，初级开关都可以工作在零电压开关(ZVS)条件。
而次级二极管可以采用零电流开关(ZCS)工作，没有反向恢复损耗。
总的来看，半桥LLC串联谐振转换器是适用于中、高输出电压转换器的高性价比、高能效和EMI性能优异的解决方案。
半桥LLC转换器中谐振电容和谐振电感的配置LLC半桥转换器的构造存在着单谐振电容(C S)和分体(split)谐振电容(C S1和C S2)等不同方案。
如图1所示。
对于单谐振电容配置而言，它的输入电流纹波和均方根(RMS)值较高，而且流经谐振电容的均方根电流较大。
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。
反激变换器(Flyback)的设计和计算步骤齐纳管吸收漏感能量的反激变换器：0. 设计前需要确定的参数A 开关管Q的耐压值：VmqB 输入电压范围：Vinmin ～VinmaxC 输出电压VoD 电源额定输出功率：Po（或负载电流Io）E 电源效率：XF 电流/磁通密度纹波率：r（取0.5，见注释C）G 工作频率：fH 最大输出电压纹波：Vopp1. 齐纳管DZ的稳压值VzVz <= Vmq ×95% - Vinmax，开关管Q承受的电压是Vin + Vz，在Vinmax处还应为Vmq保留5%裕量，因此有Vinmax + Vz < Vmq ×95% 。
2. 一次侧等效输出电压VorVor = Vz / 1.4（见注释A）3. 匝比n（Np/Ns）n = Vor / (Vo + Vd)，其中Vd是输出二极管D的正向压降，一般取0.5～1V 。
4. 最大占空比的理论值DmaxDmax = Vor / (Vor + Vinmin)，此值是转换器效率为100%时的理论值，用于粗略估计占空比是否合适，后面用更精确的算法计算。
一般控制器的占空比限制Dlim的典型值为70%。
-----------------------------------------------------------------------------上面是先试着确定Vz，也可以先试着确定n，原则是n = Vin / Vo，Vin可以取希望的工作输入电压，然后计算出Vor，Vz，Dmax等，总之这是计算的“起步”过程，根据后面计算考虑实际情况对n进行调整，反复计算，可以得到比较合理的选择。
-----------------------------------------------------------------------------5. 负载电流IoIo = Po / Vo，如果有多个二次绕组，可以用单一输出等效。
确定准谐振反激式变换器主要设计参数的实用方法（完整版）实用资料(可以直接使用，可编辑完整版实用资料，欢迎下载）关键字：准谐振反激式变换器 Quasi-Resonant 准谐振 flyback converter 反激式变换器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。
准谐振反激式变换器的工作原理图1是准谐振反激式变换器的原理图。
其中：LP 为初级绕组电感量，LLEAK 为初级绕组漏感量，RP 是初级绕组的电阻，CP 是谐振电容。
图1：准谐振反激式变换器原理图。
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 为次级到初级的折射电压。
首页>> 安森美半导体>> AC－DC转换器AC－DC转换器变频控制器--最低EMI，最高效率安森美半导体的变频控制器包括准谐振控制器及谐振控制器。
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