準諧振轉換是十分成熟的技術，廣泛用於消費產品的電源設計中。新型的綠色電源係列控製器實現低至150 mW 的典型超低待機功耗。本文將闡述準諧振反激式轉換器是如何提高電源效率以及如何用UCC28600設計準諧振電源。

 常規的硬開關反激電路

圖1 所示為常規的硬開關反激式轉換器電路。這種不連續模式反激式轉換器(DCM)一個工作周期分為三個工作區間：( t0 ~ t1)為變壓器向負載提供能量階段，此時輸出二極管導通，變壓器初級的電流通過Np:Ns的耦合流向輸出負載
，逐漸減小。


MOSFET電壓由三部分疊加而成：輸入直流電壓VDC
、輸出反射電壓VFB、漏感電壓VLK.到 t1 時刻，輸出二極管電流減小到0，此時變壓器的初級電感和和寄生電容構成一個弱阻尼的諧振電路，周期為2π LC 。在停滯區間( t1~ t2)

，寄生電容上的電壓會隨振蕩而變化
，但始終具有相當大的數值。當下一個周期t2 節點
，MOSFET 導通時間開始時

，寄生電容(COSS和CW )上電荷會通過MOSFET放電，產生很大的電流尖峰。由於這個電流出現時MOSFET存在一個很大的電壓，該電流尖峰因此會做成開關損耗。此外，電流尖峰含有大量的諧波含量，從而產生EMI。

準諧振反激式設計的實現

利用檢測電路來有效地“感測”MOSFET 漏源電壓(VDS )的第一個最小值或穀值，並僅在這時啟動MOS-FET導通時間，由於寄生電容被充電到最低電壓，導通的電流尖峰將會最小化。這情況常被稱為穀值開關(Valley Switching)或準諧振開關。這種電源是由輸入電壓/負載條件決定的可變頻率係統。換言之，調節是通過改變電源的工作頻率來進行
，不管當時負載或輸入電壓是多少，MOSFET始終保持在穀底的時候導通。這類型的工作介於連續(CCM) 和不連續條件模式(DCM)之間。因此
，以這種模式工作的轉換器被稱作在臨界電流模式(CRM)下工作。臨界模式下MOSFET漏源電壓如圖2所示。


在反激式電源設計中采用準諧振開關方案有著許多優點：
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(1)降低導通損耗

由於MOSFET導通具有最小的漏源電壓，故可以減小導通電流尖峰。減輕了MOSFET的壓力，降低器件的溫度。

(2)降低輸出二極管反向恢複損耗

由於二次側的整流管零電流關斷，反向恢複損耗降低，從而提高電源整體效率。
(3)減少EMI

導通電流尖峰的減小以及在準諧振過程中存在頻率抖動，將會減小EMI 噪聲，這就減少EMI濾波器的使用數量
，從而降低電源成本。

基於UCC28600 控製器的鎢燈電源的設計

1、UCC28600控製器的主要特性

UCC28600 控製器的主要特性有先進的綠色模式控製方式;低EMI 及低損耗(穀底開關)的準諧振控製方式；空載損耗小於150 mW(低待機電流)；低啟動電流(最大25 μA);；可編程過壓保護(輸入電壓和輸出電壓)；內置過溫保護，溫度回複後可自動重啟；限流保護：逐周期限功率
，過電流打嗝式重啟；可編程軟啟動;；集成綠色狀態腳(PFC使能端)。

2、UCC28600工作原理

UCC28600內部集成了UVLO比較器
，高頻振蕩器，準諧振控製器和軟起動控製器

，待機模式跳脈衝比較器，輸入和輸出過電壓保護。其內部結構圖如圖3所示。


(1)UVLO比較器

UCC28600 的VDD 電壓在13 V 起動，在低於8 V 時關閉


，有5 V的滯差電壓，可以提高UCC28600工作的穩定性。

(2)內部振蕩器

UCC28600內部集成了一個40~130 kHz的振蕩器。

(3)準諧振控製器和軟起動控製器

UCC28600采cai用yong準zhun諧xie振zhen的de開kai關guan變bian換huan器qi以yi提ti高gao轉zhuan換huan效xiao率lv，利li用yong變bian壓ya器qi的de勵li磁ci磁ci通tong，在zai開kai關guan關guan斷duan期qi間jian，檢jian測ce變bian壓ya器qi繞rao組zu的de輸shu出chu電dian壓ya，如ru果guo電dian壓ya偏pian低di及ji處chu於yu振zhen蕩dang的de波bo穀gu時shi，可ke以yi確que認ren該gai時shi刻ke變bian壓ya器qi勵li磁ci磁ci通tong耗hao盡jin，可ke以yi開kai啟qi下xia一yi周zhou期qi。該gai準zhun諧xie振zhen模mo式shi可ke分fen為wei臨lin界jie導dao通tong模mo式shi(CRM)和不連續導通模式(DCM)以及頻率調製模式(FFM)。

(4)待機模式和跳脈衝比較器

當功率繼續減小
，UCC28600進入待機模式;頻率調製模式(FFM)頻率下降到40 kHz

，不再減小;當FB小於0.6 V 時，開關脈衝輸出關斷
，當FB 大於0.7 V 時，開關脈衝正常輸出
，從而得到跳脈衝模式的待機工作狀態。

(5)輸入和輸出過電壓保護

OVP引腳為過電壓(線電壓和負載電壓)輸(shu)入(ru)腳(jiao)以(yi)及(ji)諧(xie)振(zhen)開(kai)通(tong)的(de)響(xiang)應(ying)腳(jiao)
，此(ci)腳(jiao)通(tong)過(guo)變(bian)壓(ya)器(qi)初(chu)級(ji)偏(pian)置(zhi)線(xian)圈(quan)來(lai)偵(zhen)測(ce)輸(shu)入(ru)過(guo)壓(ya)，負(fu)載(zai)過(guo)壓(ya)及(ji)諧(xie)振(zhen)條(tiao)件(jian)
，其(qi)過(guo)壓(ya)點(dian)可(ke)通(tong)過(guo)與(yu)此(ci)腳(jiao)相(xiang)連(lian)的(de)電(dian)阻(zu)來(lai)靈(ling)活(huo)調(tiao)節(jie)。

3、鎢燈電源的技術指標

輸入電壓：95~260 V AC 50/60 Hz;輸出電壓：5 V;輸出電流：4.3 A;可遙控關閉電源輸出。

4、電源設計過程

鎢燈電源電路圖如圖4所示，交流電源從左上角輸入
，經輸入電源濾波器

、整流橋、高壓電容，轉為約130~360 V的直流高壓。N14、V30 組成高壓側主電路，將直流高壓斬波為脈衝電壓，通過變壓器耦合

，經V12 整流輸出，輸出電容濾波為直流電壓。


3.4.1、啟動電路

由於UCC28600的啟動電流非常小
，典型值為12 μA，可以大大降低啟動電阻的功耗

，因而啟動電阻由三個300 kΩ的貼片電阻串聯而成。但由於VDD 引腳需要一個足夠的儲能電容防止在工作時出現打嗝現象
，帶來的一個問題是VDD 啟動時電壓上升過慢
，電源啟動時間過長。解決方法是VDD 引腳采用小電容，反供繞組采用大電容，兩者之間用V34(1N4148)隔離。
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3.4.2
、遙控電路

遙控電路用光耦TLP181安全隔離，當遙控信號輸入CTL 端加電流信號時，光耦輸出端導通，通過V33 將UCC28600 的SS 引腳拉低，關閉MOSFET 的驅動信號；通過R32 將VDD 電壓拉低
，低於UCC28600的啟動電壓，避免芯片一直處於重啟過程。

3.4.3、反饋電路

采用TL431采樣輸出端電壓，通過光耦TLP181隔離後反饋到芯片的輸入端。TL431的基準電壓為2.495 V，通過R84、R85 的分壓，將輸出電壓設定在11.5 V.由於負載為固定鎢燈電源，所以不用考慮電源的瞬態相應，故TL431的補償電容采用簡單的Ⅰ類補償，電路簡單，穩定可靠。

3.4.4
、變壓器設計

設在最大負載時，UCC28600工作在準諧振模式，其最大占空比發生在最低輸入電壓時，在固定輸入電壓和輸入功率的情況下：


初級繞組采用2×0.35 漆包線
，次級采用125 μm 銅箔
，采用三明治繞法
，磁芯中心柱開氣隙，使ALG 為275 nH/T2。

5
、測試數據

3.5.1、電源轉換效率

電源在不同輸入輸出條件下效率如圖5所示。


3.5.2、不同狀態下的開關管波形

電源在不同狀態下的開關管波形如圖6所示。

由圖6 可以看出，當輸出負載很小時
，電源是工作於跳脈衝模式

，這樣可以降低開關損耗，提高輕載電源效率;隨著負載加大，電源開始進入頻率調製工作模式。在滿載且輸入電壓較高時
，電源工作於頻率較高的準諧振模式;如果輸入電壓較低時
，工作模式不變，但開關頻率降低，維持開關管在波形穀底導通。


6、總結：

基於UCC28600控製器的準諧振反激式開關電源的設計方案，利用準諧振技術降低了MOSFET的開關損耗。通過實踐證明，基於 UCC28600的準諧振反激式開關電源的設計具有輸入電壓範圍寬

、輸出電壓精度高、高轉換效率
、低待機功耗等特點。應用於鎢燈電源中，最高效率甚至達到86%，取得了非常好的效果。

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