已經(jīng)有許多關(guān)于反激式的論文。 在 2010-2011 年電源設(shè)計(jì)研討會(huì)上，Jean Picard 的“Under the Hood of Flyback SMPS Designs”詳細(xì)介紹了寄生效應(yīng)對(duì)反激的影響； 大多數(shù)開關(guān)模式電源設(shè)計(jì)教科書廣泛涵蓋了反激式轉(zhuǎn)換器的基礎(chǔ)知識(shí)。 但這次特別討論是關(guān)于準(zhǔn)諧振 (QR) 反激式轉(zhuǎn)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(shè)計(jì)研討會(huì)的“諧振模式轉(zhuǎn)換器拓?fù)?rdquo;中，Bob Mammano 將諧振轉(zhuǎn)換器描述為一種電源調(diào)節(jié)系統(tǒng)，它使用諧振 LC 電路作為轉(zhuǎn)換過程的一部分。 諧振轉(zhuǎn)換器是一種轉(zhuǎn)換器，當(dāng)正弦電壓和/或電流通過零時(shí)發(fā)生開關(guān)，導(dǎo)致幾乎無損耗的轉(zhuǎn)換。 諧振轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換器的功率波形
準(zhǔn)諧振轉(zhuǎn)換器有點(diǎn)像諧振轉(zhuǎn)換器，但又不完全是。 準(zhǔn)轉(zhuǎn)換器中的功率波形不像真正的諧振轉(zhuǎn)換器那樣是正弦的； QR 反激仍然保留了獨(dú)特、熟悉的反激波形形狀。 QR反激式與傳統(tǒng)反激式的區(qū)別很簡(jiǎn)單，就是將電路寄生引起的刺激性振鈴?fù)度雽?shí)際使用。 被稱為“準(zhǔn)”的諧振不包含在開關(guān)周期的功率部分，而是在磁芯退磁后的死區(qū)時(shí)間內(nèi)； 該諧振振鈴用作控制器啟動(dòng)下一個(gè)開關(guān)周期的指示器。
由于 CCM 反激沒有死區(qū)時(shí)間，QR 反激被迫在 DCM 或 DCM/CCM 操作的邊緣運(yùn)行，稱為轉(zhuǎn)換模式 (TM) 或臨界導(dǎo)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(zhǔn)諧振變換器優(yōu)勢(shì)：
準(zhǔn)諧振轉(zhuǎn)換器實(shí)際上是一個(gè)軟開關(guān)； 利用可用的諧振 LC，開關(guān)發(fā)生在由初級(jí)電感和電路寄生電容產(chǎn)生的諧振環(huán)的谷底。 因此，它最初的優(yōu)勢(shì)可能是它的足智多謀； 無需添加 Ls 和 Cs，因?yàn)樵撾娐肥褂靡延械膬?nèi)容。 準(zhǔn)諧振描述了金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管 (MOSFET) 的軟開關(guān)動(dòng)作。
軟開關(guān)有許多優(yōu)點(diǎn)，最顯著的是減少開關(guān)損耗。 在諧振環(huán)的谷底（漏源電壓最低）開啟 MOSFET 開關(guān)會(huì)降低與 MOSFET 輸出電容相關(guān)的損耗。
軟開關(guān)的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是產(chǎn)生的傳導(dǎo)和輻射 EMI 較少。 由于波谷是一個(gè)移動(dòng)目標(biāo)，因此輸入電容器上的電壓紋波會(huì)導(dǎo)致開關(guān)頻率發(fā)生輕微變化。 搜索和打開可用谷值導(dǎo)致的抖動(dòng)擴(kuò)展了射頻頻譜并降低了 EMI。 然而，所需的 EMI 濾波器的設(shè)計(jì)可能更具挑戰(zhàn)性，因?yàn)橐^濾的不僅僅是一個(gè)開關(guān)頻率，而是一系列開關(guān)頻率。 盡管存在這一挑戰(zhàn)，濾波器仍將更小，從而節(jié)省總成本和尺寸。下面總結(jié)了硬開關(guān)傳統(tǒng)反激式和軟開關(guān) QR 反激式之間的區(qū)別。
QR反激：優(yōu)點(diǎn)---
• 降低開關(guān)損耗
• 更小的 EMI 濾波器
• 低零件數(shù) = 低成本
• 隔離的
• 多輸出
• 在寬輸入范圍內(nèi)工作
• 更好的瞬態(tài)響應(yīng) (DCM)
• 更容易補(bǔ)償 (DCM)
缺陷---
• 變壓器利用率低
• 交叉調(diào)整率不好
• 僅限于 DCM 或 TM
• 具有挑戰(zhàn)性的 EMI 濾波器設(shè)計(jì)
• 限于中低功率水平
傳統(tǒng)反激：
優(yōu)點(diǎn)---
• 低零件數(shù) = 低成本
• 隔離的
• 多輸出
• 在寬輸入范圍內(nèi)工作
• DCM、CCM 或 TM
缺陷---
• 變壓器利用率低
• 交叉調(diào)整率低
• CCM 挑戰(zhàn)補(bǔ)償
• 大型 EMI 濾波器
• 限于中低功率水平