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。Lk为漏感，代表不能祸合传输到次级的磁通量，其存储的能量必须要通过其他的路径释放，另外，漏感Lk会延缓和阻止互感Lm能量的传递，存储在漏感中的能量是开关管关断时产生尖峰的原因。互感Lm完成能量从初级（Primary）到次级（second）的传输。Cd是代表漏极端子总的电容，包括MOS开关管的输出电容，变压器线圈的寄生电容等电路中其他的离散电容。对于反激式开关电源，开关管是在电流最大时关断的，因而会产生关断损耗，参看图3，开关管关断后，在电源开关管截止去磁恢复阶段，一开始漏感Lk和漏极端子总的电容Cd组成的谐振回路产生过压尖峰振荡，形成振铃，然后储存在互感LM的能量对负载转移，负载二极管D1导通，形成次级电流1s给滤波电容充电，将开关管饱和期磁化的能量转移给次级电路供给负载，在此阶段，电流1s近似线性减少，逐渐降至为零。去磁恢复阶段的后期次级绕组放电结束，负载二极管截止，能量释放完毕后，仍有一部分能量会在LM和寄生电容Cd之间以输入电压Vin为基准，产生近似的衰减余弦振荡，并维持在一定的水平，形成停滞期（dead time一死区，开关管和二极管都不导通的阶段）直到开关管导通进入下一个周期的振荡。当开关管再次导通的时候，漏极电压VDS可能在较低的水平，也可能在较高的水平，一般而言，Cd将通过MOS管放电形成电流尖峰，如果在比较高的数值（如图3中P3点）开启，则此电容上的电压不仅使开关管导通产生很大额外的功耗，而且会产生开关噪声，形成EMT电磁干扰，Toff为开关管截止时间，Td为停滞期，因此这种工作方式为电流不连续的方式DCM（DiscontinuousCondition Mode）。  如果开关管在漏极电压振荡的第一个最低端谷底P1（漏极电压最小或者为零）时，电路就会处于ZVC准谐振工作模式，ZVC准谐振的特点是电压谷底开启，减少开关管的开通损耗，在某些条件下，甚至可以做真正零电压开启特性，同时又能保持方波开关电源大功率转换的优点。 可以想象到，要实现这个目的，关键是要设计一个去磁检测信号来反映漏极（集电极）振荡的极点变化。传统的准谐振芯片需要采用辅助的变压器绕组来传送过零信息，一般还要通RC电路对反馈的信号适当延时调整，能在去磁结束且经过四分之一个周期的谐振开关管漏极电压降到谷底时准确开通，也称谷值开关（ValleySwitching），进入下一个周期的振荡。以达到精确时刻启动准谐振模式谷底开启的目的。 由于开关管饱和导通的时间取决于输入电压和负载的大小，截止（去磁恢复）的时间也取决于负载的大小，所以，准谐振开关电源在不同条件下，工作频率和脉冲宽度都是变化的，处于临界的工作模式（Boundary Condition Mode）。 当输入电压最高，载荷最小的情况下，频率最高。当输入电压最低，满载的情况下，频率最低。 |
|
|
