已經有許多關于反激式的論文。 在 2010-2011 年電源設計研討會上,Jean Picard 的“Under the Hood of Flyback SMPS Designs”詳細介紹了寄生效應對反激的影響; 大多數開關模式電源設計教科書廣泛涵蓋了反激式轉換器的基礎知識。 但這次特別討論是關于準諧振 (QR) 反激式轉換器的。
什么是 QR 反激式? 從形容詞 quasi 開始,意思是“通常通過擁有某些屬性而具有某種相似性”或“在某種程度上相似”。 在 1988 年電源設計研討會的“諧振模式轉換器拓撲”中,Bob Mammano 將諧振轉換器描述為一種電源調節系統,它使用諧振 LC 電路作為轉換過程的一部分。 諧振轉換器是一種轉換器,當正弦電壓和/或電流通過零時發生開關,導致幾乎無損耗的轉換。 諧振轉換器的功率波形是正弦的。 圖 1 顯示了漏極電流 ID 的波形示例。
圖1典型諧振轉換器的功率波形
準諧振轉換器有點像諧振轉換器,但又不完全是。 準轉換器中的功率波形不像真正的諧振轉換器那樣是正弦的; QR 反激仍然保留了獨特、熟悉的反激波形形狀。 QR反激式與傳統反激式的區別很簡單,就是將電路寄生引起的刺激性振鈴投入實際使用。 被稱為“準”的諧振不包含在開關周期的功率部分,而是在磁芯退磁后的死區時間內; 該諧振振鈴用作控制器啟動下一個開關周期的指示器。
由于 CCM 反激沒有死區時間,QR 反激被迫在 DCM 或 DCM/CCM 操作的邊緣運行,稱為轉換模式 (TM) 或臨界導通模式。 圖 2 顯示了不開啟諧振谷的 DCM 反激的漏源波形與開啟諧振谷的 TM 反激的漏源波形之間的差異。
圖2 DCM 和 TM 反激的漏源電壓波形比較
準諧振變換器優勢:
準諧振轉換器實際上是一個軟開關; 利用可用的諧振 LC,開關發生在由初級電感和電路寄生電容產生的諧振環的谷底。 因此,它最初的優勢可能是它的足智多謀; 無需添加 Ls 和 Cs,因為該電路使用已有的內容。 準諧振描述了金屬氧化物半導體場效應晶體管 (MOSFET) 的軟開關動作。
軟開關有許多優點,最顯著的是減少開關損耗。 在諧振環的谷底(漏源電壓最低)開啟 MOSFET 開關會降低與 MOSFET 輸出電容相關的損耗。
軟開關的另一個優點是產生的傳導和輻射 EMI 較少。 由于波谷是一個移動目標,因此輸入電容器上的電壓紋波會導致開關頻率發生輕微變化。 搜索和打開可用谷值導致的抖動擴展了射頻頻譜并降低了 EMI。 然而,所需的 EMI 濾波器的設計可能更具挑戰性,因為要過濾的不僅僅是一個開關頻率,而是一系列開關頻率。 盡管存在這一挑戰,濾波器仍將更小,從而節省總成本和尺寸。下面總結了硬開關傳統反激式和軟開關 QR 反激式之間的區別。
QR反激:優點---
• 降低開關損耗
• 更小的 EMI 濾波器
• 低零件數 = 低成本
• 隔離的
• 多輸出
• 在寬輸入范圍內工作
• 更好的瞬態響應 (DCM)
• 更容易補償 (DCM)
缺陷---
• 變壓器利用率低
• 交叉調整率不好
• 僅限于 DCM 或 TM
• 具有挑戰性的 EMI 濾波器設計
• 限于中低功率水平
傳統反激:
優點---
• 低零件數 = 低成本
• 隔離的
• 多輸出
• 在寬輸入范圍內工作
• DCM、CCM 或 TM
缺陷---
• 變壓器利用率低
• 交叉調整率低
• CCM 挑戰補償
• 大型 EMI 濾波器
• 限于中低功率水平