前期的开关电源通过强制注册或封闭鼓励管的方法作业，其开关噪声和开关损耗大，作业效率难以进一步进步。软开关技能则运用LC谐振来调整开关时刻的电流或电压值，以到达开关损耗最小的意图，在开关噪声和作业效率方面都优于硬开关电源。因而，谐振式开关电源将得到快速开展。完成软开关作业的芯片有多种类型，且作业原理各不相同。例如准谐振反向操控器UCC28600芯片，以反鼓励电压下降至最低值后注册鼓励管、鼓励电流到达峰值或守时封闭鼓励管的方法作业，单极性输出，其开关频率随输出功率而改动，一般用于小功率电源；谐振形式操控器UCC25600是根本固定谐振频率，运用反应主动调理开关频率，使电路在谐振与失谐之间调整，改动有用鼓励功率，双极性输出，一般用于100 W～1 kW的电源。本文以UCC28600D芯片为根底，研讨这类软开关电源的规划要害。
1 UCC28600D芯片作业特色
UCC28600D芯片是多形式准谐振反向操控器，本身功耗低，只要8个端口，电路衔接简略。该芯片内部设置有可变振动频率的振动器，本身并不直接决议输出脉冲频率。其脉冲输出与脉冲封闭方法由芯片的外部电路状况决议：当电压状况检测维护端7的电位下降至最低值(电压谷点)时，注册输出脉冲；当7端口流出的电流到达450 μA(此刻端电位为0 V)或许7端口端电压超越3.75 V时，均进入过压维护状况；依据检测到的3端电位值封闭输出脉冲或守时封闭脉冲，准谐振形式或不接连形式下为0.4 V～0.8 V，折返形式下3端口电位固定为0.4 V，不再对鼓励电流做检测，由内部守时封闭脉冲。芯片的脉冲频率总是在40 kHz～130 kHz之间通过2端口的电位主动调整，而2端口的电位是由电源输出参数（预设的电压或电流值）进行闭环调整：4.0 V～5.0 V时作业在准谐振形式的断续状况；2.0 V～4.0 V时作业在准谐振形式的接连状况(130 kHz)；1.4 V～2.0 V时作业在频率折返形式(40 kHz～130 kHz)；0.5 V～1.4 V时作业在低频率节能形式。脉冲频率越高，输出功率越小，这正是反鼓励电路的一个特征。所以UCC28600D适宜反鼓励作业方法。
2 由UCC28600D构建的软开关电源
电源作业在反鼓励方法下，能够通过调整脉冲频率的方法改动输出功率。而关于正鼓励方法，需求通过改动脉冲占空比的方法调整输出功率的巨细，UCC28600D芯片本身的变频率功用起不到直接效果。反鼓励电源的作业方法是先将电能转化成磁场能贮存在磁路或许磁芯材猜中，然后鄙人一个时刻段再将磁场能转化成电能输出。单位时刻内所贮存的磁场能巨细决议着反鼓励电源的输出功率巨细。磁芯资料的可用储能巨细能够由下式核算[1]：
其间μr是资料的相对磁导率，V是磁芯资料体积(以mm3为单位)，Bm是最大作业磁感应强度(以T为单位)。磁芯资料储能才能除了与其体积成正比外，还与最大磁感应强度成正比，与相对磁导率成反比。以EC2828铁氧体磁芯变压器为例，其磁芯体积约为5 800 mm3，最大磁感应强度只能取为0.4 T，而最大可用磁感应强度只要0.2 T左右（取值与作业频率有关）[2]，相对磁导率约为2 000。磁芯紧密结合时，最大储能为46 μJ，以100 kHz脉冲频率计算，最大输出功率约为4.6 W，而相同规范的磁芯以正鼓励方法作业的输出功率在50 W以上。若在磁路中设置气隙，尽管能够添加储能量，但会添加漏磁。可见单纯地选用反鼓励方法并不是最佳计划，难以发挥出应该具有的供电才能。本文规划中选用以正鼓励为主的单极性正反鼓励共用方法，使电源能够供给尽量大的功率，一起，在每一个周期的供电时刻上愈加均衡，有利于减小输出电压的脉动量。
电路如图1所示，除了沟通电压输入滤波整流电路外，还包括6个功用模块。(1)脉冲发生和鼓励电路，首要由%&&&&&%1和变压器T1原边绕组组成，操控变压器的能量转化；(2)漏感能量吸收耗费与谐振回路，吸收变压器漏感所贮存的能量，约束鼓励管上的反鼓励电压，并与变压器鼓励绕组构成去磁谐振；(3)芯片供电网络，分为电阻限流供电和变压器T1反应供电，供给13 V～15 V之间的芯片作业电压；(4)线电压与反鼓励电压取样维护电路，检测过电压与否；(5)正、反鼓励输出与滤波电路；(6)限压反应网络，用以安稳输出电压。
3 电路首要参数的确认
(1)选用压敏电阻的漏磁能量吸收兼谐振回路参数
漏磁能量吸收和谐振电路由R23、R2、C3、C20、D3和变压器原边线圈组成，在进入反鼓励期间吸收漏磁通能量。R2选用压敏电阻，用以约束C3上的电压根本不超越330 V，使得鼓励管漏极电位根本不超越630 V，维护鼓励管不会因电压过高而击穿。R23是阻尼电阻，耗费所搬运的一部分能量。电容C20有两重效果：一是在反鼓励开端瞬间对二极管D3起到注册缓冲效果；二是构成变压器去磁后的谐振回路。
变压器原边与能量吸收电路构成谐振回路，在变压器储能根本开释结束后，鼓励管漏极电位下降是一个谐振的进程。鼓励管漏极电位下降速度由电容C20和变压器初级电感量决议。C20容量越大，鼓励管漏极电位下降速度越快。图2是C20取100 pF时的电位曲线，其间起伏大的是鼓励管漏极电位曲线，起伏小的是变压器输出电压曲线。当然，谐振周期还与变压器散布参数有关。
UCC28600D的准谐振方法所依托的谐振是变压器储能开释结束后发生的，下降的起伏与漏极反鼓励电压起伏相关联。漏极反鼓励电压越高，漏极电位下降起伏也越大，根本对称于漏极线电位。因而，反鼓励电压应该略高于线电压，使得鼓励管漏极电位通过谐振进程下降至0 V邻近，尽量多地消除注册鼓励管的损耗。这一点与其他反鼓励开关电源的规划有显着差异。图2中的反鼓励电压是200 V，图3所对应的反鼓励电压为300 V，比前者的谐振低电位显着低，到达挨近0 V的抱负状况。
(2)开关电源变压器参数规划
开关电源变压器参数规划是开关电源规划中的要害内容之一。在这儿选用约束功率规划法[3-4]，以60 W为根本规划参数，最大输出电压为29 V。最大输出功率对应的最低开关频率为40 kHz，所需求的输出功率减小时驱动芯片会主动进步开关频率，以减小鼓励功率。
在约束功率规划中，首要依据装置空间和规则确认磁芯变压器规范。这儿选用EC2828卧式结构，PC40资料，其间心磁柱载面积Ae约为78.5×10-6 m2，100 kHz下的最大磁感应强度Bmax只能取为0.4 T，相对磁导率约为2 000。正鼓励电压为260 V～300 V，反鼓励电压300 V，正、反鼓励均输出电能。依据电压时刻平衡方程U正t1=U反t2，在最低40 kHz、最大25 μs周期中正鼓励时刻挨近12 μs，最大反鼓励时刻约为12 μs，还有至少1 μs的谐振半周期时刻。绕组匝数越小，电感量越小，在固守时刻内电流上升越快，简单进入磁饱满。为了避免呈现磁饱满，鼓励绕组由一个最少匝数约束，鼓励绕组的最小匝数由下式核算：
其间，线电压依照最高值300 V代入，最大磁感应强度Bmax取为0.36 T，与0.4 T比较留出了必定裕量。考虑输出绕组匝数为整数，最低输入时的正鼓励输出电压应该到达40 V。匝比定为260∶40比较适宜，正鼓励输出绕组N3定为20匝，实践N1能够取为130匝。正鼓励匝比为6.5。
依据60 W输入功率，若彻底按反鼓励输出，所需的鼓励电流峰值约为1 A。反鼓励是以磁芯所贮存的能量输出，一般磁芯储能有限，这一电流值无法单纯依托励磁到达。若按反鼓励输出能量占总能量的20%核算，需求的最大励磁电流Im为：
在UCC28600D以电流限功率的作业方法中，若将最大鼓励电流约束为1 A，反鼓励电流缺乏部分由正鼓励电流补足，则最大正鼓励电流应该到达0.7 A，由输出滤波电感操控。以上是以最大周期核算极限值，若开关频率被进步，芯片本身会相应改动限流值。关于输出29 V电压，考虑整流二极管等还有必定电压降，反鼓励输出绕组的电压应该预设为30 V。反鼓励匝比为10∶1。依据电压匝比联系，30 V反鼓励式输出绕组需求绕制13匝。同理，16 V反应电压绕组也选用反鼓励输出，需求绕制7匝。
(3)确认限功率电阻
UCC28600D芯片驱动的鼓励电路是以约束鼓励电流的方法来约束输出功率。关于鼓励电流约束型的电源，不管选用正鼓励仍是选用反鼓励方法，其输出功率根本持平。因而能够参照单纯的反鼓励励磁电流来核算限流值，从而核算出限功率电阻R12，参见图1。依据以上核算，单纯的反鼓励励磁电流应该到达1 A左右，0.8 V的限功率电压对应限流电阻应取为0.8 Ω。若取为1 Ω，则其实践输出功率有所减小。
(4)确认正鼓励滤波电感量
输出整流滤波电路包括正鼓励输出整流和滤波、反鼓励输出整流和滤波。正鼓励输出绕组和反鼓励输出绕组彼此独立设置、独立整流。L2、D2a用于正鼓励整流滤波，D2b用于反鼓励整流，两者共用滤波%&&&&&%。正鼓励滤波电感L2的电感量过小时滤波效果欠好，过大则电流上升率低，反应到鼓励线圈上的电流增量缺乏，可能会形成开关频率下降。确认L2的原则是在12 μs内励磁电流加正鼓励耦合电流应该到达1 A。依据电感的伏安联系，在280 V规范线电压效果下，9 mH的鼓励绕组通过12 μs后，电流增至0.37 A，则耦合电流应该到达0.63 A。正鼓励的耦合匝比是6.5，12 μs内滤波电感上的电流增量需求4.1 A。正常的正鼓励情况下，加在滤波电感上的电压是10 V，只要29 μH的滤波电感才能在12 μs内电流上升4.1 A。因而，滤波电感L2的电感量应当操控在30 μH左右，其取值无需过分严厉。
按以上规划能够获得高性能的小功率电源。输出42 W时用示波器低搅扰丈量法丈量电源输出口电压的沟通重量，如图4所示。从波形图中能够看出，输出电压只要极小的噪声电压成份，噪声电压和开关周期形成的脉动电压起伏都小于5 mV，是传统开关电源所无法完成的，噪声电压现已不是电源运用中存在的首要问题。选用了准谐振作业方法后，鼓励管的损耗较小，输出42 W功率时测得电源全体作业效率为85%，最大损耗在输出整流器、变压器、漏磁能量吸收电路3个部分。假如选用同步整流技能[5]，作业效率还可进一步进步。
参考文献
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[2] 电子变压器专业委员会．电子变压器手册[M]．沈阳：辽宁科学技能出版社，1998.
[3] 陈庭勋．开关电源高频变压器单向规划法[J]．浙江海洋学院学报(自然科学版)，2009，27(3)：358-360.
[4] 孙筱林，李国勇，王志海．高频开关电源变压器的规划剖析[J]．主动化技能与使用，2008，27(6)：53-56.
[5] 胡宗波，张波．同步整流器中MOSFET的双向导电特性和整流损耗研讨[J]．我国电机工程学报，2002，3(3)：88-93.
