本文提出了一種基于UCC28600控制器的準(zhǔn)諧振反激式開關(guān)電源的設(shè)計(jì)方案，該方案分析了準(zhǔn)諧振反激式開關(guān)電源的工作原理及實(shí)現(xiàn)方式，給出了電路及參數(shù)設(shè)計(jì)和選擇過程，以及實(shí)際工作開關(guān)波形。實(shí)驗(yàn)證明，該方案中所設(shè)計(jì)的準(zhǔn)諧振反激式開關(guān)電源具有輸入電壓范圍寬、轉(zhuǎn)換效率高、低EMI、工作穩(wěn)定可靠的特點(diǎn)。準(zhǔn)諧振技術(shù)降低了MOSFET的開關(guān)損耗，提高產(chǎn)品可靠性。
準(zhǔn)諧振轉(zhuǎn)換是十分成熟的技術(shù)，廣泛用于消費(fèi)產(chǎn)品的電源設(shè)計(jì)中。新型的綠色電源系列控制器實(shí)現(xiàn)低至150 mW 的典型超低待機(jī)功耗。本文將闡述準(zhǔn)諧振反激式轉(zhuǎn)換器是如何提高電源效率以及如何用UCC28600設(shè)計(jì)準(zhǔn)諧振電源。
常規(guī)的硬開關(guān)反激電路
圖1 所示為常規(guī)的硬開關(guān)反激式轉(zhuǎn)換器電路。這種不連續(xù)模式反激式轉(zhuǎn)換器(DCM)一個(gè)工作周期分為三個(gè)工作區(qū)間：( t0 ~ t1)為變壓器向負(fù)載提供能量階段，此時(shí)輸出二極管導(dǎo)通，變壓器初級的電流通過Np:Ns的耦合流向輸出負(fù)載，逐漸減小。
MOSFET電壓由三部分疊加而成：輸入直流電壓VDC、輸出反射電壓VFB、漏感電壓VLK.到 t1 時(shí)刻，輸出二極管電流減小到0，此時(shí)變壓器的初級電感和和寄生電容構(gòu)成一個(gè)弱阻尼的諧振電路，周期為2π LC 。在停滯區(qū)間( t1~ t2)，寄生電容上的電壓會隨振蕩而變化，但始終具有相當(dāng)大的數(shù)值。當(dāng)下一個(gè)周期t2 節(jié)點(diǎn)，MOSFET 導(dǎo)通時(shí)間開始時(shí)，寄生電容(COSS和CW )上電荷會通過MOSFET放電，產(chǎn)生很大的電流尖峰。由于這個(gè)電流出現(xiàn)時(shí)MOSFET存在一個(gè)很大的電壓，該電流尖峰因此會做成開關(guān)損耗。此外，電流尖峰含有大量的諧波含量，從而產(chǎn)生EMI。
準(zhǔn)諧振反激式設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)
利用檢測電路來有效地“感測”MOSFET 漏源電壓(VDS )的第一個(gè)最小值或谷值，并僅在這時(shí)啟動MOS-FET導(dǎo)通時(shí)間，由于寄生電容被充電到最低電壓，導(dǎo)通的電流尖峰將會最小化。這情況常被稱為谷值開關(guān)(Valley Switching)或準(zhǔn)諧振開關(guān)。這種電源是由輸入電壓/負(fù)載條件決定的可變頻率系統(tǒng)。換言之，調(diào)節(jié)是通過改變電源的工作頻率來進(jìn)行，不管當(dāng)時(shí)負(fù)載或輸入電壓是多少，MOSFET始終保持在谷底的時(shí)候?qū)?。這類型的工作介于連續(xù)(CCM) 和不連續(xù)條件模式(DCM)之間。因此，以這種模式工作的轉(zhuǎn)換器被稱作在臨界電流模式(CRM)下工作。臨界模式下MOSFET漏源電壓如圖2所示。
