反激電源中的實用技術(shù)探討

在這篇文章里，我們將把反激的設(shè)計深化、延伸。在以后的一段時間里，我將在這里和大家一起探討反激電源中的一些實用技術(shù)，比如：CRM/BCM的反激設(shè)計、QR模式的反激設(shè)計、LCD吸收替代RCD吸收、反激單級PFC等等。同時，歡迎大家積極參與討論，發(fā)表自己的觀點。

首先，我們看看常用的CRM/BCM和QR模式下的反激電源的控制IC主要有哪幾種，我先說幾個，后面請大家積極補充：

CRM/BCM：L6561，L6562，MC34262，SA7527

QR：NCP1337

首先來看CRM/BCM的工作情況。

我們都知道，CRM/BCM的反激電源是工作在變頻控制，那么工作的頻率究竟是怎么變化的呢？請看：

T為工作周期，V_IN是輸入電壓，L是初級電感量，I_P是初級峰值電流P_IN是輸入功率，V_F是反射電壓，f_s是開關(guān)頻率。

從上面的關(guān)系式，我們可以看出，對于恒定電壓、恒定功率輸出的電源來說，如果忽略了效率，那么工作周期隨著輸入電壓的升高，而減小，那么就是輸入電壓增高，工作頻率增加。如果考慮效率的話，一般來說，高壓輸入的時候，效率會高一些，那么頻率也是隨著輸入電壓增加而增加的。

對于某些電源的應(yīng)用場合而言，比如充電器，它的輸出電壓是變化的。那么當工作與恒流狀態(tài)的時候，輸出電壓并沒有達到正常值，就是說V_F比較低，那么假如功率不變，輸入電壓不變，V_F低的話，其實工作頻率是會變低的。

因為不同的頻率下，I_P是不同的，那么變壓器的工作磁通量也是不同的。不確定的參數(shù)會讓設(shè)計失去控制。所以，我們設(shè)計一個CRM/BCM電源的時候，首先要確定工作頻率的變化區(qū)間，并判斷是否符合我們的要求。

那么，對于CRM/BCM的反激電源的設(shè)計是順序是：

根據(jù)輸入電壓范圍，MOS的耐壓值等參數(shù)，確定在最低輸入電壓時的占空比，反射電壓VF、RCD箝位電壓VC。

然后，設(shè)定最低工作頻率，根據(jù)輸出功率，效率，計算出初級電感量。

這樣，就可以根據(jù)上面的公式，求出在不同負載狀態(tài)下，不同輸入電壓下，開關(guān)管的工作頻率了。

注意，這個算法，只適合交流整流后帶大電解濾波的FLYBACK電路，并不適用于單級的反激PFC的設(shè)計。

對于單級PFC類型的CRM/BCM工作模式，在每個半正弦周期內(nèi)的不同位置，頻率都是變化的。因為要滿足輸入電流隨著輸入電壓波形變化而變化。下面我們來分析一下這類工作模式的情況和特點，以及如何計算。

首先還是先計算一下工作周期

我們知道，對于CRM/BCM模式的反激式PFC電路來說，是峰值電流型的控制，而峰值電流的參考值是由電壓反饋和乘法器內(nèi)部合成的，由于這個峰值電流的參考值和輸入的交流信號是同相位的，而PFC的電壓環(huán)的響應(yīng)又是要求很慢的，那么每個開關(guān)周期的峰值電流就是和輸入交流的瞬時值成固定比例的。故而在每個半正弦波的周期中，T_ON是不變的。

V_F是反射電壓。

由這個公式可以知道，當輸入輸出條件不變的時候。在半個正弦周期內(nèi)，頻率的最低點在正弦波的峰值處。

而當輸出不變的時候，輸入電壓升高時，從T的表達式可以看出來，T會縮短，那么工作頻率會升高。

這就是說，對于CRM/BCM的反激PFC電路來說，工作的最低頻率是在最低輸入電壓的半正弦波的最高處。

在這里，我們需要定義一個參數(shù)：

K_V=V_INPK/V_F

由于CRM/BCM的反激式PFC與CRM/BCM式BOOST型PFC是不一樣的。具體區(qū)別就在于，MOS關(guān)斷期間，CRM/BCM式的BOOST型PFC的輸入電流不會斷，只不過電感電流逐漸降到零，然后開啟下一個周期。這個過程中，輸入依然向后繼饋能。但反激式就不一樣了。MOS關(guān)斷時，初級電流也就關(guān)斷了。初級不向輸出饋能。輸出能量是變壓器儲能的釋放。如果K_V值越小，說明反射電壓V_F越高，那么工作占空比大，輸入電流畸變小，輸入端的電流濾波后的平滑電流波形就越接近正弦波。

所以呢，在可能的情況下，比如，MOS的耐壓夠高，我們把V_F取高一些將有助于提高PF值，降低THD。

有了上面關(guān)于開關(guān)周期的計算，有了V_F的設(shè)計考慮，該是把輸入功率P_IN和輸入電壓、電流等參數(shù)建立關(guān)聯(lián)的時候了。

我們知道，V_INPK是由輸入電壓知道的。K_V是根據(jù)MOS的耐壓和占空比可以知道的。最大占空比是在最低輸入電壓的峰值處的。那么根據(jù)輸入功率P_IN就可以計算出峰值電流I_PK，然后就可以根據(jù)AP法，求出AP值，選擇合適的磁芯，再計算出初級匝數(shù)等。和通常的反激計算已經(jīng)沒有什么大的區(qū)別了。

有了F1(x)，F2(x)，F3(x)，三個方程，我們可以計算初級的電流有效值和次級的電流有效值等，方便選擇合適的線徑。具體的推導(dǎo)過程，可以參考ST公司的L6561的應(yīng)用文檔。這里就僅僅給出結(jié)果吧：