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一种基于UCC28600准谐振反激式开关电源的方案

发布时间:2020-07-21 17:28:16 阅读: 来源:压力表厂家

本文提出了一种基于UCC28600控制器的准谐振反激式开关电源的设计方案,该方案分析了准谐振反激式开关电源的工作原理及实现方式,给出了电路及参数设计和选择过程,以及实际工作开关波形。实验证明,该方案中所设计的准谐振反激式开关电源具有输入电压范围宽、转换效率高、低EMI、工作稳定可靠的特点。准谐振技术降低了MOSFET的开关损耗,提高产品可靠性。

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引言

准谐振转换是十分成熟的技术,广泛用于消费产品的电源设计中。新型的绿色电源系列控制器实现低至150 mW 的典型超低待机功耗。本文将阐述准谐振反激式转换器是如何提高电源效率以及如何用UCC28600设计准谐振电源。

常规的硬开关反激电路

图1 所示为常规的硬开关反激式转换器电路。这种不连续模式反激式转换器(DCM)一个工作周期分为三个工作区间:( t0 ~ t1)为变压器向负载提供能量阶段,此时输出二极管导通,变压器初级的电流通过Np:Ns的耦合流向输出负载,逐渐减小。

MOSFET电压由三部分叠加而成:输入直流电压VDC、输出反射电压VFB、漏感电压VLK.到 t1 时刻,输出二极管电流减小到0,此时变压器的初级电感和和寄生电容构成一个弱阻尼的谐振电路,周期为2π LC 。在停滞区间( t1~ t2),寄生电容上的电压会随振荡而变化,但始终具有相当大的数值。当下一个周期t2 节点,MOSFET 导通时间开始时,寄生电容(COSS和CW )上电荷会通过MOSFET放电,产生很大的电流尖峰。由于这个电流出现时MOSFET存在一个很大的电压,该电流尖峰因此会做成开关损耗。此外,电流尖峰含有大量的谐波含量,从而产生EMI。

准谐振反激式设计的实现

利用检测电路来有效地“感测”MOSFET 漏源电压(VDS )的第一个最小值或谷值,并仅在这时启动MOS-FET导通时间,由于寄生电容被充电到最低电压,导通的电流尖峰将会最小化。这情况常被称为谷值开关(Valley Switching)或准谐振开关。这种电源是由输入电压/负载条件决定的可变频率系统。换言之,调节是通过改变电源的工作频率来进行,不管当时负载或输入电压是多少,MOSFET始终保持在谷底的时候导通。这类型的工作介于连续(CCM) 和不连续条件模式(DCM)之间。因此,以这种模式工作的转换器被称作在临界电流模式(CRM)下工作。临界模式下MOSFET漏源电压如图2所示。

在反激式电源设计中采用准谐振开关方案有着许多优点:

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