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ZHCUBJ2 November 2023

3.1 准谐振操作

选择准谐振转换器是因为这种转换器在成本、功耗和简单性之间实现了平衡。

图 3-1 准谐振转换器抽象原理图

该转换器由二极管整流器级、开关 FET、具有固有磁化电感的变压器、无源 RC 钳位、同步次级整流器和输出电容器组成。

二极管整流器级由二极管电桥和大容量电容器组成。二极管电桥对交流线路电压进行整流，并将能量存储在大容量电容器中，从而保持相对恒定的正电压。

控制器打开和关闭 FET，以将能量传输到次级侧。当 FET 处于导通状态时，变压器的磁化电感中会积聚电流（能量）。

方程式 1 进行了说明：

方程式 1.

E_{S T O R E D} = \frac{1}{2} L_{M A G} \times I_{P K}^{2}

使用方程式 2 计算所传输的功率：

方程式 2.

P = E_{S T O R E D} \times f_{S W}

当 FET 处于关断状态时，变压器次级侧上的整流器导通，并将电流输送到负载。

为了尽可能提高效率，通过在由磁化电感 L_MAG 和总开关节点电容 C_D 的谐振形成的谐振电压谷处导通 FET，转换器在准谐振 操作下工作。

图 3-2 谐振谷处的漏源波形切换

在此电压谷值时，FET 的导通开关功率损耗尽可能低，如方程式 3 所述：

方程式 3.

P_{L O S S, T U R N - O N - E N E R G Y} = E_{C O S S} \times f_{S W} = \frac{1}{2} C_{D} \times V_{V A L L E Y}^{2} \times f_{S W}

其中

转换器可以切换的最小谷值由方程式 4 给出：

方程式 4.

V_{V A L L E Y, M I N} = V_{I N, D C} - N_{P S} {\times V}_{O U T} = {\sqrt{2} \times V}_{A C} - N_{P S} {\times V}_{O U T}

方程式 4 说明当整流输入电压 V_IN,DC 等于或小于反射电压 N_PS × V_OUT 时，V_VALLEY,MIN 达到零伏。因此，准谐振转换器在输入电压较低且反射电压较高的情况下以零电压开关运行，这意味着器件损耗仅以传导为主。