反激電源中的實用技術探討

在這篇文章里，我們將把反激的設計深化、延伸。在以后的一段時間里，我將在這里和大家一起探討反激電源中的一些實用技術，比如：CRM/BCM的反激設計、QR模式的反激設計、LCD吸收替代RCD吸收、反激單級PFC等等。同時，歡迎大家積極參與討論，發(fā)表自己的觀點。

首先，我們看看常用的CRM/BCM和QR模式下的反激電源的控制IC主要有哪幾種，我先說幾個，后面請大家積極補充：

CRM/BCM：L6561，L6562，MC34262，SA7527

QR：NCP1337

首先來看CRM/BCM的工作情況。

我們都知道，CRM/BCM的反激電源是工作在變頻控制，那么工作的頻率究竟是怎么變化的呢？請看：

T為工作周期，V_IN是輸入電壓，L是初級電感量，I_P是初級峰值電流P_IN是輸入功率，V_F是反射電壓，f_s是開關頻率。

從上面的關系式，我們可以看出，對于恒定電壓、恒定功率輸出的電源來說，如果忽略了效率，那么工作周期隨著輸入電壓的升高，而減小，那么就是輸入電壓增高，工作頻率增加。如果考慮效率的話，一般來說，高壓輸入的時候，效率會高一些，那么頻率也是隨著輸入電壓增加而增加的。

對于某些電源的應用場合而言，比如充電器，它的輸出電壓是變化的。那么當工作與恒流狀態(tài)的時候，輸出電壓并沒有達到正常值，就是說V_F比較低，那么假如功率不變，輸入電壓不變，V_F低的話，其實工作頻率是會變低的。

因為不同的頻率下，I_P是不同的，那么變壓器的工作磁通量也是不同的。不確定的參數(shù)會讓設計失去控制。所以，我們設計一個CRM/BCM電源的時候，首先要確定工作頻率的變化區(qū)間，并判斷是否符合我們的要求。

那么，對于CRM/BCM的反激電源的設計是順序是：

根據(jù)輸入電壓范圍，MOS的耐壓值等參數(shù)，確定在最低輸入電壓時的占空比，反射電壓VF、RCD箝位電壓VC。

然后，設定最低工作頻率，根據(jù)輸出功率，效率，計算出初級電感量。

這樣，就可以根據(jù)上面的公式，求出在不同負載狀態(tài)下，不同輸入電壓下，開關管的工作頻率了。

注意，這個算法，只適合交流整流后帶大電解濾波的FLYBACK電路，并不適用于單級的反激PFC的設計。

對于單級PFC類型的CRM/BCM工作模式，在每個半正弦周期內(nèi)的不同位置，頻率都是變化的。因為要滿足輸入電流隨著輸入電壓波形變化而變化。下面我們來分析一下這類工作模式的情況和特點，以及如何計算。

首先還是先計算一下工作周期

我們知道，對于CRM/BCM模式的反激式PFC電路來說，是峰值電流型的控制，而峰值電流的參考值是由電壓反饋和乘法器內(nèi)部合成的，由于這個峰值電流的參考值和輸入的交流信號是同相位的，而PFC的電壓環(huán)的響應又是要求很慢的，那么每個開關周期的峰值電流就是和輸入交流的瞬時值成固定比例的。故而在每個半正弦波的周期中，T_ON是不變的。

V_F是反射電壓。

由這個公式可以知道，當輸入輸出條件不變的時候。在半個正弦周期內(nèi)，頻率的最低點在正弦波的峰值處。

而當輸出不變的時候，輸入電壓升高時，從T的表達式可以看出來，T會縮短，那么工作頻率會升高。

這就是說，對于CRM/BCM的反激PFC電路來說，工作的最低頻率是在最低輸入電壓的半正弦波的最高處。

在這里，我們需要定義一個參數(shù)：

K_V=V_INPK/V_F

由于CRM/BCM的反激式PFC與CRM/BCM式BOOST型PFC是不一樣的。具體區(qū)別就在于，MOS關斷期間，CRM/BCM式的BOOST型PFC的輸入電流不會斷，只不過電感電流逐漸降到零，然后開啟下一個周期。這個過程中，輸入依然向后繼饋能。但反激式就不一樣了。MOS關斷時，初級電流也就關斷了。初級不向輸出饋能。輸出能量是變壓器儲能的釋放。如果K_V值越小，說明反射電壓V_F越高，那么工作占空比大，輸入電流畸變小，輸入端的電流濾波后的平滑電流波形就越接近正弦波。

所以呢，在可能的情況下，比如，MOS的耐壓夠高，我們把V_F取高一些將有助于提高PF值，降低THD。

有了上面關于開關周期的計算，有了V_F的設計考慮，該是把輸入功率P_IN和輸入電壓、電流等參數(shù)建立關聯(lián)的時候了。

我們知道，V_INPK是由輸入電壓知道的。K_V是根據(jù)MOS的耐壓和占空比可以知道的。最大占空比是在最低輸入電壓的峰值處的。那么根據(jù)輸入功率P_IN就可以計算出峰值電流I_PK，然后就可以根據(jù)AP法，求出AP值，選擇合適的磁芯，再計算出初級匝數(shù)等。和通常的反激計算已經(jīng)沒有什么大的區(qū)別了。

有了F1(x)，F2(x)，F3(x)，三個方程，我們可以計算初級的電流有效值和次級的電流有效值等，方便選擇合適的線徑。具體的推導過程，可以參考ST公司的L6561的應用文檔。這里就僅僅給出結果吧：