高效率反激式开关电源设计.pdfVIP

中国电工技术学会电力电子学会第十四届学术年会 高效率反激式开关电源设计 1 2 3 赵子龙 陈弯 陈永真 1) 辽宁工业大学电子信息学院，锦州 121001 2) 辽宁工业大学电子信息学院，锦州 121001 1) Email ：531937387@ 2) Email ： 1079480174 摘 要 给出了反激式开关电源是各种开关电源中结构最简单、电磁干扰低、价格较便宜的一种，但相比于其他隔离型变换 器，开关管的损耗较大、效率较低。针对这个问题，本文详细介绍了准谐振的工作原理，采用LM5023 控制芯片使反激式变 换器工作在准谐振控制的模式，减小了开关管在开通和关断时所造成的损耗，并与变换器采用RCD 缓冲电路时的效率进行 了对比，证实了采用准谐振控制模式确实提高了开关电源的效率。 关键词 反激式，准谐振，高效率 1．引言 反激式开关电源电路虽然简单、EMI 低，但是效 率相对较低，原因是开关管开通和关断时产生了很大 的损耗。开关管是在电流最大时关断的，其关断过程 承载着大电流和高电压，因此产生了很大的关断损耗； 且开关管的开通过程也存在较大的开通损耗。 可以采用无源无损耗的缓冲电路来降低开关损 图2.1 准谐振反激式开关电源主回路 耗、提高效率。但是，无源无损耗缓冲电路中的二极 主要波形如图2.2 ，电路工作过程分为四个期间： 管和复位电感也会有损耗，这在复位时也会增加开关 开关管关断及缓冲电路作用期间，变压器释放储能期 管的导通损耗，因此开关管的开通损耗并没有得到改 间，缓冲电路复位期间，开关管导通期间。 善。这样看来尽管无源无损耗缓冲电路可以明显地提 高反激式变换器的效率，但由于上述损耗的存在，使 得效率无法得到进一步的提高。以电视机电源为例， 效率可以达到85%。这个数值离90%还有相当大的距 离。如果能将上述损耗“消除” ，那么效率就可以进一 步提高。最简单的方法就是只留下缓冲电容器，其它 的组件全部省略掉。如果缓冲电路仅仅剩下缓冲电容 器，缓冲作用或许能起到更好的作用，但是无源无损 耗缓冲工作方式必然要利用电感使缓冲电容器电压复 位，因此，必须要寻求到这个复位电感。在反激式开 关电源中变压器实际上就是电感，是否可以利用这个 电感实现缓冲电容器的电压复位呢？回答是肯定的， 这就是反激式开关电源的准谐振工作模式。 2 ．单端反激式变换器的准谐振工作方式 本文反激式开关电源的准谐振工作模式的工作要 图2.2 准谐振工作方式下的主要波形 点就是利用变压器初级电感与缓冲电容器形成谐振， ⑴ 开关管关断及缓冲电路作用期间 利用谐振将缓冲电容器的电压极性反向，从而实现缓 在图2.2 波形中，t ~t 期间为开关管关断及缓冲电 0 1 冲电容器的电压复位。 路作用期间，等效电路如图2.3 ，在t0 时刻控制电路将 开关管关断，变压器初级电流由开关管向缓冲电容器 2.1 准谐振工作原理