中心議題：

• 節能式電源拓撲的工作原理及選擇標準
• 三種不同電源拓撲的性能比較

shijiegediyouguanjiangdidianzixitongnenghaodegezhongchangyi，zhengcushidanxiangjiaoliushurudianyuanshejirenyuancaiyonggengxianjindedianyuanjishu。weilehuodegenggaodegonglvji，zhexiechangyiyaoqiuxiaolvdadao87% 及以上。由於標準反激式 (flyback) 和雙開關正激式等傳統電源拓撲都不支持這些高效率級，所以正逐漸被軟開關諧振和準諧振拓撲所取代。本文介紹三種節能電源拓撲（準諧振反激式拓撲
、LLC諧振拓撲和使用軟開關技術的非對稱半橋拓撲）的工作原理及選擇標準，教你如何為節能式電源選擇正確的拓撲。

工作原理

圖1所示為采用三種不同拓撲 (準諧振反激式拓撲、LLC諧振拓撲和使用軟開關技術的非對稱半橋拓撲) 的開關的電壓和電流波形。

圖1：準諧振
、LLC和非對稱半橋拓撲的比較

1）輸出二極管電流降至零
2）當初級端耦合回次級端時的斜坡變化
3）體二極管導通
，直到MOSFET導通

這三種拓撲采用了不同的技術來降低MOSFET的開通損耗
，導通損耗的計算公式如下：

在這一公式中，ID 為剛導通後的漏電流， VDS 為開關上的電壓
， COSSeff 為等效輸出電容值(包括雜散電容效應)
，tON 為導通時間，fSW 為開關頻率。.

如圖1所示，準諧振拓撲中的 MOSFET zaigangdaotongshiloujidianliuweiling
，yinweizhezhongzhuanhuanqigongzuozaibulianxuchuandaomoshixia，gukaiguansunhaoyoudaotongshidedianyahekaiguanpinlvjueding。zhunxiezhenzhuanhuanqizailoudianyazuixiaoshidaotong，congerjiangdikaiguansunhao。zheyiweizhekaiguanpinlvbuhengding：zaifuzaijiaoqingshi，diyigezuixiaoloudianyalaidebijiaozao。yiwangdeshejizongshizaidiyigezuixiaozhishidaotong，qingfuzaixiadexiaolvsuikaiguanpinlvdezengjiaerjiangdi
，dixiaoledaotongdianyajiaodideyoudian。zaifeizhaobandaotidee-Series™ 準諧振電源開關中
，控製器隻需等待最短時間 (從而設置頻率上限)，然後在下一個最小值時導通 MOSFET。

其它拓撲都采用零電壓開關技術。在這種情況下
，上麵公式裏的電壓VDS將從一般約400V的總線電壓降至1V左右，這有效地消除了導通開關損耗。通過讓電流反向經體二極管流過MOSFET，再導通MOSFET，可實現零電壓開關。二極管的壓降一般約為1V。

諧xie振zhen轉zhuan換huan器qi通tong過guo產chan生sheng滯zhi後hou於yu電dian壓ya波bo形xing相xiang位wei的de正zheng弦xian電dian流liu波bo形xing來lai實shi現xian零ling電dian壓ya開kai關guan，而er這zhe需xu要yao在zai諧xie振zhen網wang絡luo上shang加jia載zai方fang波bo電dian壓ya，該gai電dian壓ya的de基ji頻pin分fen量liang促cu使shi正zheng弦xian電dian流liu流liu動dong (更高階分量一般可忽略)。通過諧振，電流滯後於電壓
，從而實現零電壓開關。諧振網絡的輸出通過整流提供DC輸出電壓

，最常見的諧振網絡由一個帶特殊磁化電感的變壓器、一個額外的電感和一個電容構成
，故名曰LLC。

非對稱半橋轉換器則是通過軟開關技術來實現零電壓開關。這裏，橋產生的電壓為矩形波

，占空比遠低於50%。在把這個電壓加載到變壓器上之前

，需要一個耦合電容來消除其中的DC分量，而該電容還作為額外的能量存儲單元。當兩個MOSFET都被關斷時
，變壓器的漏電感中的能量促使半橋的電壓極性反轉。這種電壓擺幅最終被突然出現初級電流的相關MOSFET體二極管鉗製。
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選擇標準

這些能源優化方麵的成果帶來了出色的效率。對於75W/24V的電源，準諧振轉換器設計可以獲得超過88%的 效率。利用同步整流 (加上額外的模擬控製器和一個PFC前端)
，更有可能在90W/19V電源下把效率提高到90% 以上。在該功率級

，雖然LLC諧振和非對稱半橋轉換器可獲得更高的效率，但由於這兩種方案的實現成本較高，所以這個功率範圍普遍采用準諧振轉換器。對於從1W輔助電源到30W機頂盒電源乃至50W的工業電源的應用範圍，e-Series集成式電源開關係列都十分有效。在此功率級之上，建議使用帶外部MOSFET的FAN6300準諧振控製器
，它可以提供處理超高係統輸入電壓的額外靈活性
，此外，由於外部MOSFET的選擇範圍廣泛而有助於優化性價比。

準諧振反激式拓撲使用一個低端MOSFET

；而另外兩種拓撲在一個半橋結構中需要兩個MOSFET。yinci
，zaigonglvjijiaodishi，zhunxiezhenfanjishishizuijuchengbenyoushidetuopu。zaigonglvjijiaogaoshi
，bianyaqidechicunzengjia，xiaolvhegonglvmiduxiajiang，zheshiwangwangkaolvcaiyongliangzhonglingdianyakaiguantuopu。

係統設計會受到四個因素所影響：分別是輸入電壓範圍、輸出電壓、是否易於實現同步整流

，以及漏電感的實現。

圖2比較了兩種拓撲的增益曲線。為便於說明，我們假設需要支持的輸入電壓為110V 和 220V。對於非對稱半橋拓撲，這不是問題。在我們設定的工作條件下，220V 和110V 時其增益分別為0.2和0.4 。在220V時，效率較低，因為磁化DC電流隨占空比減小而增大。對於LLC諧振轉換器來說，最大增益為1.2，要注意的是滿負載曲線非常接近諧振。0.6的增益將導致頻率極高，係統性能很差。總言之
，LLC 轉換器不適合於較寬的工作範圍。通過對漏電感進行外部調節，LLC 轉換器可以用於歐洲的輸入範圍
，但代價是磁化電流較大；若采用了PFC前端，它的工作最佳。而非對稱半橋結構在輸入端帶有PFC級
，因此電路可工作在很寬的輸入電壓範圍上。

圖2：非對稱半橋和LLC轉換器的增益曲線

對於24V以上的輸出電壓，我們建議采用LLC諧振轉換器。高的輸出二極管電壓會致使非對稱半橋轉換器效率降低，因為額定電壓較高的二極管，其正向壓降也較高。在24V以下
，非對稱半橋轉換器則是很好的選擇。因為這時LLC轉換器的輸出電容紋波電流要大得多，其隨輸出電壓降低而變大，從而增加解決方案的成本和尺寸。

上述兩種拓撲都可以采用同步整流。對非對稱半橋拓撲，這實現起來非常簡單 (參見飛兆半導體應用說明AN-4153)。對LLC控製器
，需要一個特殊的模擬電路來檢測流入MOSFET的電流，如果開關頻率被限製為第二個諧振頻率 (圖2中的100kHz)，該技術是比較簡單的。

最後，兩種設計都依賴變壓器的漏電感：在LLC轉換器中用來控製增益曲線 (圖2)；而(er)在(zai)非(fei)對(dui)稱(cheng)半(ban)橋(qiao)轉(zhuan)換(huan)器(qi)則(ze)用(yong)以(yi)確(que)保(bao)輕(qing)載(zai)下(xia)的(de)軟(ruan)開(kai)關(guan)。對(dui)於(yu)大(da)多(duo)數(shu)應(ying)用(yong)，我(wo)們(men)都(dou)建(jian)議(yi)采(cai)用(yong)兩(liang)個(ge)單(dan)獨(du)的(de)電(dian)感(gan)來(lai)達(da)到(dao)此(ci)目(mu)的(de)。漏(lou)電(dian)感(gan)是(shi)變(bian)壓(ya)器(qi)中(zhong)不(bu)容(rong)易(yi)控(kong)製(zhi)的(de)一(yi)個(ge)參(can)數(shu)。此(ci)外(wai)，要(yao)實(shi)現(xian)一(yi)個(ge)不(bu)同(tong)尋(xun)常(chang)的(de)漏(lou)電(dian)感(gan)

，需(xu)要(yao)一(yi)個(ge)非(fei)標(biao)準(zhun)的(de)線(xian)圈(quan)管(guan)
，這(zhe)增(zeng)加(jia)了(le)成(cheng)本(ben)。對(dui)於(yu)非(fei)對(dui)稱(cheng)半(ban)橋(qiao)結(jie)構(gou)，如(ru)果(guo)采(cai)用(yong)標(biao)準(zhun)變(bian)壓(ya)器(qi)
，諧(xie)振(zhen)開(kai)關(guan)速(su)度(du)至(zhi)少(shao)是(shi)開(kai)關(guan)頻(pin)率(lv)的(de)10倍，從而產生更大的損耗。總之，對LLC轉換器而言，建議再采用一個普通鐵氧體電感
；而對非對稱半橋轉換器，建議隻使用一個高頻鐵氧體電感。

圖3顯示了非對稱半橋轉換器的電路示意圖。該圖非常類似於LLC諧振轉換器，隻有一點不同：LLC諧振轉換器不需要輸出電感，以及非對稱半橋控製器需要設置頻率而非PWM控製。

圖3：基於FSFA2100的非對稱半橋轉換器

192W/24V 非對稱半橋轉換器的效率在 93% 左右。AN-4153 360W/12V 倍流版在額定負載為20%-100% 時也有超過93%的滿負載效率。

在包含 PFC 前端的 200W/48V 電源條件下
，LLC 諧振轉換器的效率在 93% 左右。通過同步整流，在該功率級下可以把效率提升至95%-96%。