準(zhǔn)諧振反激式電源設(shè)計(jì)

低成本和高可靠性是離線電源設(shè)計(jì)中兩個(gè)最重要的目標(biāo)。準(zhǔn)諧振 (Quasi resonant) 設(shè)計(jì)為設(shè)計(jì)人員提供了可行的方法，以實(shí)現(xiàn)這兩個(gè)目標(biāo)。準(zhǔn)諧振技術(shù)降低了MOSFET的開關(guān)損耗，從而提高可靠性。此外，更軟的開關(guān)改善了電源的EMI特性，允許設(shè)計(jì)人員減少使用濾波器的數(shù)目，因而降低成本。本文將描述準(zhǔn)諧振架構(gòu)背后的理論及其實(shí)施，并說明這類反激式電源的使用價(jià)值。

基本知識(shí)

“準(zhǔn)”(quasi)是指有點(diǎn)或部分的意思。在實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)諧振的設(shè)計(jì)中，現(xiàn)有的L-C 儲(chǔ)能電路正戰(zhàn)略性地用于PWM電源中。結(jié)果是L-C 儲(chǔ)能電路的諧振效應(yīng)能夠“軟化”開關(guān)器件的轉(zhuǎn)換。這種更軟的轉(zhuǎn)換將降低開關(guān)損耗及與硬開關(guān)轉(zhuǎn)換器相關(guān)的EMI。由于諧振電路僅在相當(dāng)于其它傳統(tǒng)方波轉(zhuǎn)換器的開關(guān)轉(zhuǎn)換瞬間才起作用，故而有 “準(zhǔn)諧振”之名。

要理解這種設(shè)計(jì)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，必須了解MOSFET和變壓器的寄生特性。MOSFET包含若干個(gè)寄生電容，主要從器件的物理結(jié)構(gòu)產(chǎn)生。它們可以數(shù)學(xué)方式簡(jiǎn)化為MOSFET輸入電容CISS和MOSFET輸出電容COSS，這里

CISS = CGS + CDG

COSS = CDS + CDG

在硬開關(guān)轉(zhuǎn)換器中，輸出電容COSS是開關(guān)損耗的主要來源。



圖1 MOSFET輸入和輸出電容



圖2 變壓器的寄生電容

變壓器也包含了寄生電容(圖2)。這些電容包括繞組間電容和層間電容，它們可以一起轉(zhuǎn)型為單一的電容CW，也是硬開關(guān)轉(zhuǎn)換器開關(guān)損耗的主要來源。