已经有许多关于反激式的论文。 在 2010-2011 年电源设计研讨会上,Jean Picard 的“Under the Hood of Flyback SMPS Designs”详细介绍了寄生效应对反激的影响; 大多数开关模式电源设计教科书广泛涵盖了反激式转换器的基础知识。 但这次特别讨论是关于准谐振 (QR) 反激式转换器的。
什么是 QR 反激式? 从形容词 quasi 开始,意思是“通常通过拥有某些属性而具有某种相似性”或“在某种程度上相似”。 在 1988 年电源设计研讨会的“谐振模式转换器拓扑”中,Bob Mammano 将谐振转换器描述为一种电源调节系统,它使用谐振 LC 电路作为转换过程的一部分。 谐振转换器是一种转换器,当正弦电压和/或电流通过零时发生开关,导致几乎无损耗的转换。 谐振转换器的功率波形是正弦的。 图 1 显示了漏极电流 ID 的波形示例。
图1典型谐振转换器的功率波形
准谐振转换器有点像谐振转换器,但又不完全是。 准转换器中的功率波形不像真正的谐振转换器那样是正弦的; QR 反激仍然保留了独特、熟悉的反激波形形状。 QR反激式与传统反激式的区别很简单,就是将电路寄生引起的刺激性振铃投入实际使用。 被称为“准”的谐振不包含在开关周期的功率部分,而是在磁芯退磁后的死区时间内; 该谐振振铃用作控制器启动下一个开关周期的指示器。
由于 CCM 反激没有死区时间,QR 反激被迫在 DCM 或 DCM/CCM 操作的边缘运行,称为转换模式 (TM) 或临界导通模式。 图 2 显示了不开启谐振谷的 DCM 反激的漏源波形与开启谐振谷的 TM 反激的漏源波形之间的差异。
图2 DCM 和 TM 反激的漏源电压波形比较
准谐振变换器优势:
准谐振转换器实际上是一个软开关; 利用可用的谐振 LC,开关发生在由初级电感和电路寄生电容产生的谐振环的谷底。 因此,它最初的优势可能是它的足智多谋; 无需添加 Ls 和 Cs,因为该电路使用已有的内容。 准谐振描述了金属氧化物半导体场效应晶体管 (MOSFET) 的软开关动作。
软开关有许多优点,最显着的是减少开关损耗。 在谐振环的谷底(漏源电压最低)开启 MOSFET 开关会降低与 MOSFET 输出电容相关的损耗。
软开关的另一个优点是产生的传导和辐射 EMI 较少。 由于波谷是一个移动目标,因此输入电容器上的电压纹波会导致开关频率发生轻微变化。 搜索和打开可用谷值导致的抖动扩展了射频频谱并降低了 EMI。 然而,所需的 EMI 滤波器的设计可能更具挑战性,因为要过滤的不仅仅是一个开关频率,而是一系列开关频率。 尽管存在这一挑战,滤波器仍将更小,从而节省总成本和尺寸。下面总结了硬开关传统反激式和软开关 QR 反激式之间的区别。
QR反激:优点---
• 降低开关损耗
• 更小的 EMI 滤波器
• 低零件数 = 低成本
• 隔离的
• 多输出
• 在宽输入范围内工作
• 更好的瞬态响应 (DCM)
• 更容易补偿 (DCM)
缺陷---
• 变压器利用率低
• 交叉调整率不好
• 仅限于 DCM 或 TM
• 具有挑战性的 EMI 滤波器设计
• 限于中低功率水平
传统反激:
优点---
• 低零件数 = 低成本
• 隔离的
• 多输出
• 在宽输入范围内工作
• DCM、CCM 或 TM
缺陷---
• 变压器利用率低
• 交叉调整率低
• CCM 挑战补偿
• 大型 EMI 滤波器
• 限于中低功率水平