准谐振反激变换器
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。
对于传统的反激式变换器，其工作频率是固定的，因此开关管再次导通有可能出现在振荡电压的任何位置(包括峰顶和谷底)。
准谐振反激变换器为LED路灯照明的解决方案
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。
一种准谐振反激变换器的变压器设计方式
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。
准谐振反激变换 芯片
准谐振反激变换芯片准谐振反激变换芯片是一种使用半导体技术制造的电子器件，用于实现电能的高效转换和管理。
它在电力电子领域中起着至关重要的作用，常被应用于电源供应、驱动电路和各类转换器中。
本文将一步一步地回答关于准谐振反激变换芯片的关键问题，以帮助读者更好地了解其工作原理和应用领域。
第一步：什么是准谐振反激变换？准谐振反激变换是一种电力电子变换器拓扑结构，主要用于高效地将输入电源转换成所需的电压或电流输出。
它的特点是在转换过程中充分利用电感和电容的特性，以减小开关器件的开关损耗和电流/电压的峰值，从而提高整个电路的能量转换效率。
第二步：准谐振反激变换芯片的工作原理是什么？准谐振反激变换芯片的工作原理主要基于电感和电容的振荡特性。
它通常由多个开关器件、变压器、电容和电感组成。
当输入电源施加到变压器的一侧时，开关器件周期性地开关，将电流施加到变压器的另一侧。
同时，电容和电感将能量存储并释放到输出负载中。
这种周期性开关和能量存储释放的过程可以通过控制开关器件的开关状态和频率来实现。
准谐振反激变换芯片通过精确控制开关器件的开关时间和电流/电压波形，使得变压器和电容/电感的振荡达到合适的状态，以达到高效的电能转换和管理。
第三步：准谐振反激变换芯片的应用领域有哪些？准谐振反激变换芯片在电力电子领域具有广泛的应用。
以下是几个典型的应用领域：1. 电源供应：准谐振反激变换芯片被广泛应用于各种类型的电源供应，例如开关电源、充电器和逆变器。
它可以提供高效的能量转换和稳定的输出电压/电流，满足电子设备对电源的要求。
2. 驱动电路：准谐振反激变换芯片也可以用于驱动各种电机和执行器，在工业自动化和机器人领域中得到广泛应用。
它可以提供高效的电能转换和精确的电机控制，实现高性能的运动系统。
3. 新能源应用：随着可再生能源（如太阳能和风能）的快速发展，准谐振反激变换芯片也被广泛应用于新能源领域。
它可以实现将可再生能源转换成可用电能，并提供高效的电能管理和储存解决方案。
反激准谐振工作原理
反激准谐振工作原理小伙伴们！今天咱们来唠唠反激准谐振这个超有趣的东西。
咱先来说说反激变换器是啥。
想象一下，就像是一个超级智能的小助手，它能把输入的电能变来变去。
在反激变换器里啊，有个变压器，这个变压器可不像咱们平常看到的那种老老实实传电的家伙。
它有点调皮呢，在开关管导通的时候，它就开始储存能量，就像小松鼠囤坚果一样，把电能都囤在自己这儿。
然后呢，当开关管一关，它就把储存的能量释放出去，给到负载那边。
这一存一放的过程，就像是一场能量的接力赛。
那准谐振又是咋回事呢？这就更有意思啦。
准谐振就像是给这个反激变换器加上了一个魔法咒语。
当开关管关断的时候啊，电路里会发生一些奇妙的变化。
这个时候，电路里的一些元件，像是电感啊、电容啊，它们之间就开始互相作用。
就好像是一群小伙伴在开派对，电感和电容开始玩起了一种特殊的游戏。
你看啊，电感有个特点，它不喜欢电流突然变化，就像一个慢性子的小老头。
电容呢，它对电压的变化也有自己的小脾气。
在准谐振状态下，它们之间的能量交换就变得很有规律。
比如说，电感的能量会逐渐转移到电容上，这时候电容的电压就会慢慢升高。
这个过程就像是海浪一波一波地涌过来，电容的电压就像海浪的高度一样，一点一点地变化着。
而且哦，准谐振还有个很大的好处呢。
它能够降低开关管的损耗。
你想啊，开关管就像一个忙碌的小工人，一直在那开开关关的。
如果没有准谐振这个魔法，它在开关的时候就会消耗很多能量，就像小工人干活累得气喘吁吁还浪费很多力气一样。
但是有了准谐振，就像是给小工人找了个省力的工具，让它在开关的时候能够轻松一些，损耗的能量就少啦。
在这个反激准谐振电路里啊，还有很多小细节值得我们去琢磨。
比如说，电路里的各种参数就像是做菜时的调料一样，得搭配得刚刚好。
电阻的大小、电感的电感量、电容的容量，这些都得相互配合。
如果哪个参数出了问题，就像做菜时盐放多了或者少了一样，整个电路的工作就会变得不正常。
再说说这个电路的工作频率。
准谐振与有源钳位反激变换器的性能比较和分析
准谐振与有源钳位反激变换器的性能比较和分析
刘志斌;潘永雄;吴健鸿
【期刊名称】《电子技术应用》
【年(卷),期】2024(50)4
【摘要】高频、高效和高功率密度已成为AC-DC变换器重要的设计指标。
传统准谐振反激变换器因其漏感能量多借助无源电阻元件以热能形式释放,不具备ZVS 特性,限制了功率密度的进一步提升,而有源钳位反激变换器能弥补准谐振反激变换器的不足。
先简述准谐振反激变换器与有源钳位反激变换器的工作原理,接着分析准谐振与有源钳位反激变换器主要性能指标差异,然后设计并制作两款48 W的准谐振反激变换器样机和有源钳位反激变换器样机以便获得相关的试验数据,作为性能比较分析的依据。
【总页数】6页(P115-120)
【作者】刘志斌;潘永雄;吴健鸿
【作者单位】广东工业大学物理与光电工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TN86
【相关文献】
1.有源钳位正激二次侧谐振PWM Buck-Boost型变换器
2.有源钳位准谐振变换器的一种简单驱动电路
3.一种开关频率固定的输出可调型有源钳位正激双向谐振变
换器4.具有有源钳位吸收功能的有源钳位正激DC/DC变换器设计5.具有自驱动有源缓冲器的GaN基高效准谐振反激式功率变换器
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准谐振反激变换器
備註1
DCM(不連續電流模式)優點: 1.開關(MOSFET)為零導通損失 2.良好的輸入電壓/負載暫態變動響應 3.迴授容易達到穩定(單一極點) 4.二極體的逆向恢復時間不是很重要,因為在逆向電 壓出現前,電流就已降至零 5.可使用較小之變壓器 缺點: 1.在開關(MOSFET)和二極體會出現高的峰值電流 2.需要大的輸出電容值,約為操作在CCM時的兩倍
來自反激或正激繞組的磁芯去磁信號
實驗結果
這些結果來源於安森美半導體NCP1207的30W電源 下圖顯示了輸出功率減小時的谷點跳變(P3 < P2 < P1)
，以及真正輕負載情況(P4)下的跳頻。
負載最大
負載最小
結論
準諧振是減小反激電源產生的EMI的良好解決方案，而 且設計並不複雜，由於其基於相同的拓撲，因而僅需更 改控制單元。但是必須小心處理自激工作所帶來的一些 弊端，當電路需要和開關同步時，可變頻率可成為潛在 的問題。另一個潛在的問題是，當輸入電壓變化時，給 定初級峰值電流所提供的輸出功率亦會發生變化。通常 ，過載檢測基於峰值電流的監視，如果要求真正的過載 保護而不只是短路保護，則必須增加補償。
這些轉換器正日益走俏，並主要應用於消費電 子市場，但並非每位設計師都了解“準諧振” 背後的原理。
準諧振
“準諧振”通常是指將真實的硬開關轉換器與諧振 網路相結合。與常規的PWM轉換器相比，QR工作 所產生的開關損耗更小，但由於流經MOSFET的 RMS電流增大，因而導致較大的傳導損耗。然而 ，準諧振的主要優點之一在於能夠減小傳導或輻射 干擾的頻譜分量。
准谐振软开关反激变换器的研究
准谐振软开关反激变换器的研究1 引言现代开关电源发展的一个重要方向是开关的高频化，因为高频化可以使开关变换器的体积、重量大大减小，从而提高变换器的功率密度。
提高开关频率可以降低开关电源的音频噪声，改善动态响应。
实现高频化，必须降低开关损耗，软开关技术是减少开关损耗的重要方法之一。
软开关是指零电压开关（Zero Voltage Switching,ZVS）或零电流开关(Zero Current Switching,ZCS)。
它应用谐振的原理使开关变换器中开关管的电压或电流按正弦或准正弦规律变化，当电压自然过零时，使器件开通；当电流自然过零时，使器件关断，实现开关损耗为零，从而可以使开关频率提高。
反激变换器在低功率场合应用十分广泛，但是，由于开关管存在容性开通损耗，限制了开关频率的提高。
原理上有很多种方法可实现软开关，但是大多数开关要承受很高的电压应力，因此不适合用于输入电压比较高的场合。
由反激变换器的工作原理可知，当电感电流工作在断续工作模式（DCM）下，在电感电流减小到零以后，开关两端电容与变压器原边电感产生谐振，本文将研究如何利用产生的谐振来实现开关管的软开关工作，减小开关管的开通损耗。
2 准谐振软开关反激变换器工作原理准谐振软开关反激变换器工作原理如图1所示。
其中L m为原边电感，L k为原边漏感，电容C d包括开关管Q的输出电容C oss，变压器的匝间电容以及电路中的其他一些杂散电容。
R p包括变压器原边绕组的电阻以及线路电阻。
图1 准谐振软开关反激变换器原理图根据反激变换器的工作原理，当电路工作在电感电流断续时，在开关管Q开通时，流过变压器原边的电流峰值有：I=t on （1）pk,p式中：V in为输入直流电压；L为初级电感L p=L m＋L k；pt为开关管导通时间。
on图2为电路工作在DCM模式下开关管Q上的v ds波形。
图2 DCM模式下开关v ds波形从图2可以看出，在开关管Q关断之后，Q两端会产生一个电压尖峰。
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備註1
DCM(不連續電流模式)優點: 1.開關(MOSFET)為零導通損失 2.良好的輸入電壓/負載暫態變動響應 3.迴授容易達到穩定(單一極點) 4.二極體的逆向恢復時間不是很重要,因為在逆向電 壓出現前,電流就已降至零 5.可使用較小之變壓器 缺點: 1.在開關(MOSFET)和二極體會出現高的峰值電流 2.需要大的輸出電容值,約為操作在CCM時的兩倍
備註2
CCM(連續電流模式)優點: 1.開關(MOSFET)及二極體的峰值電流為操作在 DCM時的一半 2.不需很大的輸出電容 缺點: 1.會有二極體的逆向恢復損失 2.迴授不易達到穩定(兩個極點和一個右半平面的零 點)
綜合以上結論,當你的輸出為高電壓低電流時,最好 設計操作在DCM.反之,如果為高電壓高電流時,則最 好操作在CCM.
這些轉換器正日益走俏，並主要應用於消費電 子市場，但並非每位設計師都了解“準諧振” 背後的原理。
準諧振
“準諧振”通常是指將真實的硬開關轉換器與諧振 網路相結合。與常規的PWM轉換器相比，QR工作 所產生的開關損耗更小，但由於流經MOSFET的 RMS電流增大，因而導致較大的傳導損耗。然而 ，準諧振的主要優點之一在於能夠減小傳導或輻射 干擾的頻譜分量。
準諧振(Quasi-Resonant)反激式轉換器
Prepare by:Steve Huang Date:Aug-20-2008
引言
利用準方波諧振轉換器，亦稱準諧振(QR)轉換 器，可設計出電磁干擾(EMI)特徵波形較小的開 關電源。這些轉換器基於反激式架構，且QR控 制單元包含簡單的邏輯電路(無振蕩器)，從而 使任何SMPS設計工程師都能輕而易舉的理解 準諧振。
準方波諧振電源原理圖ห้องสมุดไป่ตู้
波谷 Vds電壓波形
準諧振
典型Vds電壓波形
負載(固定)-與輸 入電壓的關係 輸入電壓愈高-工 作頻率愈高
輸入電壓(固定)與負載的關係
負載愈大-工作 頻率愈低
較弱的EMI特徵波形
圖(a)和圖(b)描述了兩個工作在同一點上但採用不 同開關技術的系統所呈現的傳導EMI特徵波形。
來自反激或正激繞組的磁芯去磁信號
實驗結果
這些結果來源於安森美半導體NCP1207的30W電源 下圖顯示了輸出功率減小時的谷點跳變(P3 < P2 < P1)
，以及真正輕負載情況(P4)下的跳頻。
負載最大
負載最小
結論
準諧振是減小反激電源產生的EMI的良好解決方案，而 且設計並不複雜，由於其基於相同的拓撲，因而僅需更 改控制單元。但是必須小心處理自激工作所帶來的一些 弊端，當電路需要和開關同步時，可變頻率可成為潛在 的問題。另一個潛在的問題是，當輸入電壓變化時，給 定初級峰值電流所提供的輸出功率亦會發生變化。通常 ，過載檢測基於峰值電流的監視，如果要求真正的過載 保護而不只是短路保護，則必須增加補償。
圖(a)-準方波諧振
圖(b)-傳統硬開關
檢測磁芯去磁
磁芯去磁檢測通常透過專用的輔助繞組來實現，其電壓波形 直接與變壓器磁通相關。
請注意，這種技術並非用來檢測磁芯去磁或谷點，而是檢測 輔助電壓的過零點，即VDRAIN=VIN。為了檢測真正的谷點 ，檢測中必須增加一個延遲。實際上，是在此輔助信號和控 制單元的輸入引腳之間增加一個小的RC濾波器︰除了確保 在谷點處導通所需的延遲之外，它也可濾除對重新啟動控制 單元產生負面影響的漏感因素。