准谐振反激式开关电源

MOSFET电压由三部分叠加而成：输入直流电压VDC、输出反射电压VFB、漏感电压VLK.到 t1 时刻，输出二极管电流减小到0，此时变压器的初级电感和和寄生电容构成一个弱阻尼的谐振电路，周期为2π LC 。在停滞区间( t1~ t2)，寄生电容上的电压会随振荡而变化，但始终具有相当大的数值。当下一个周期t2 节点，MOSFET 导通时间开始时，寄生电容(COSS和CW )上电荷会通过MOSFET放电，产生很大的电流尖峰。由于这个电流出现时MOSFET存在一个很大的电压，该电流尖峰因此会做成开关损耗。此外，电流尖峰含有大量的谐波含量，从而产生EMI。

准谐振反激式设计的实现

利用检测电路来有效地“感测”MOSFET 漏源电压(VDS )的第一个最小值或谷值，并仅在这时启动MOS-FET导通时间，由于寄生电容被充电到最低电压，导通的电流尖峰将会最小化。这情况常被称为谷值开关(Valley Switching)或准谐振开关。这种电源是由输入电压/负载条件决定的可变频率系统。换言之，调节是通过改变电源的工作频率来进行，不管当时负载或输入电压是多少，MOSFET始终保持在谷底的时候导通。这类型的工作介于连续(CCM) 和不连续条件模式(DCM)之间。因此，以这种模式工作的转换器被称作在临界电流模式(CRM)下工作。临界模式下MOSFET漏源电压如图2所示。

基于UCC28600 控制器的钨灯电源的设计

1、UCC28600控制器的主要特性

UCC28600 控制器的主要特性有先进的绿色模式控制方式;低EMI 及低损耗(谷底开关)的准谐振控制方式；空载损耗小于150 mW(低待机电流)；低启动电流(最大25 μA);；可编程过压保护(输入电压和输出电压)；内置过温保护，温度回复后可自动重启；限流保护：逐周期限功率，过电流打嗝式重启；可编程软启动;；集成绿色状态脚(PFC使能端)。

2、UCC28600工作原理

UCC28600内部集成了UVLO比较器，高频振荡器，准谐振控制器和软起动控制器，待机模式跳脉冲比较器，输入和输出过电压保护。其内部结构图如图3所示。

3、钨灯电源的技术指标

输入电压：95~260 V AC 50/60 Hz;输出电压：5 V;输出电流：4.3 A;可遥控关闭电源输出。

4、电源设计过程

钨灯电源电路图如图4所示，交流电源从左上角输入，经输入电源滤波器、整流桥、高压电容，转为约130~360 V的直流高压。N14、V30 组成高压侧主电路，将直流高压斩波为脉冲电压，通过变压器耦合，经V12 整流输出，输出电容滤波为直流电压。

3.4.1、启动电路

由于UCC28600的启动电流非常小，典型值为12 μA，可以大大降低启动电阻的功耗，因而启动电阻由三个300 kΩ的贴片电阻串联而成。但由于VDD 引脚需要一个足够的储能电容防止在工作时出现打嗝现象，带来的一个问题是VDD 启动时电压上升过慢，电源启动时间过长。解决方法是VDD 引脚采用小电容，反供绕组采用大电容，两者之间用V34(1N4148)隔离。

3.4.2、遥控电路

遥控电路用光耦TLP181安全隔离，当遥控信号输入CTL 端加电流信号时，光耦输出端导通，通过V33 将UCC28600 的SS 引脚拉低，关闭MOSFET 的驱动信号；通过R32 将VDD 电压拉低，低于UCC28600的启动电压，避免芯片一直处于重启过程。

3.4.3、反馈电路

采用TL431采样输出端电压，通过光耦TLP181隔离后反馈到芯片的输入端。TL431的基准电压为2.495 V，通过R84、R85 的分压，将输出电压设定在11.5 V.由于负载为固定钨灯电源，所以不用考虑电源的瞬态相应，故TL431的补偿电容采用简单的Ⅰ类补偿，电路简单，稳定可靠。

3.4.4、变压器设计

设在最大负载时，UCC28600工作在准谐振模式，其最大占空比发生在最低输入电压时，在固定输入电压和输入功率的情况下：

初级绕组采用2×0.35 漆包线，次级采用125 μm 铜箔，采用三明治绕法，磁芯中心柱开气隙，使ALG 为275 nH/T2。

5、测试数据

3.5.1、电源转换效率

电源在不同输入输出条件下效率如图5所示。

3.5.2、不同状态下的开关管波形

电源在不同状态下的开关管波形如图6所示。

由图6 可以看出，当输出负载很小时，电源是工作于跳脉冲模式，这样可以降低开关损耗，提高轻载电源效率;随着负载加大，电源开始进入频率调制工作模式。在满载且输入电压较高时，电源工作于频率较高的准谐振模式;如果输入电压较低时，工作模式不变，但开关频率降低，维持开关管在波形谷底导通。