1第6章高頻開關電源電路原理2高頻開關電源電路概述

高頻開關電源（簡稱開關電源）是指功率晶體管工作在高頻開關狀態(tài)的直流穩(wěn)壓電源，其開關頻率在20kHz以上。它的主要組成部分是DC/DC變換器。按控制方式分類，可分為脈寬調制（PWM）、脈頻調制（PFM）和混合調制（即脈寬和脈頻同時改變），通信用開關電源一般采用脈寬調制。按功率開關電路的結構形式分類，可分為非隔離型（主電路中無高頻變壓器）、隔離型（主電路中有高頻變壓器）以及具有軟開關特性的諧振型等類型。開關電源的優(yōu)點：效率高、體積小、質量輕、穩(wěn)壓性能好、無可聞噪音等。因此得到越來越廣泛的應用。36.1開關電源中的功率電子器件

6.1.1概述開關電源中的功率電子器件，主要是可以快速開關的功率二極管和功率開關晶體管。開關電源中在高頻（20kHz以上）條件下工作的功率二極管，不能采用普通硅整流二極管，而必須采用快恢復二極管（FRD）、超快恢復二極管（UFRD）或肖特基二極管（SBD）等開關速度快的功率開關二極管。開關電源中使用的功率開關管有三大類：雙極型功率晶體管（BJT）、VMOS場效應晶體管（VMOSFET）和絕緣柵雙極晶體管（IGBT或稱IGT）。通信用高頻開關電源中功率開關管主要采用VMOSFET和IGBT。功率開關晶體管以及功率二極管等功率器件，都應配置適當的散熱器，并采用合理的冷卻方式和安裝方法，以獲得良好的散熱效果，限制器件的溫升。46.1.2VMOSFET

1．VMOSFET概述場效應晶體管（FET）又稱單極型晶體管，因為它導通時只有一種極性的載流子參與導電。它用柵極（G）電場控制漏極（D）和源極（S）之間的溝道電導，從而控制漏極電流（ID），在直流狀態(tài)下柵極幾乎沒有電流，因此是電壓控制型器件。導電溝道中載流子是電子時，稱為N溝道；導電溝道中載流子是空穴時，稱為P溝道。MOS場效應晶體管（MOSFET），即金屬（Metal）—氧化物(Oxide)—半導體(Semiconductor)場效應晶體管，它的柵極由金屬構成，絕緣層由二氧化硅（SiO2）構成，導電溝道由半導體（硅）構成。5VMOSFET概述（續(xù)1）MOS場效應管不僅分為N溝道和P溝道，而且在每種當中，因溝道產生的條件不同又分為增強型和耗盡型。增強型MOS場效應管在零柵壓（UGS=0）時不導電，耗盡型MOS場效應管在零柵壓時導電。VMOS場效應晶體管（VMOSFET）是垂直導電型MOS場效應晶體管（VerticalMOSFET）的簡稱。它是功率場效應晶體管，與一般MOS管不同之處是源極與漏極分別處在上下兩個端面上，電流不再沿表面水平方向流動，而是漏極和源極間電流的流向垂直于芯片表面。6VMOSFET概述（續(xù)2）N溝道增強型VVMOSFET結構示意圖N溝道增強型VDMOSFET結構示意圖

7VMOSFET概述（續(xù)3）開關電源中使用的VMOS場效應晶體管，不論N溝道或P溝道，一般為增強型。VMOS場效應管大多數是N溝道，這是因為相同的溝道尺寸N溝道管比P溝道管導通電阻小。圖形符號及電壓極性與電流方向寄生二極管（客觀存在）N溝道增強型VMOSFET82．VMOSFET的靜態(tài)參數（1）開啟電壓VGS(th)它是指漏區(qū)和源區(qū)之間形成導電溝道所需的最低柵-源電壓。N溝道增強型VMOS場效應管的VGS(th)一般在2~4V之間。在開關應用中，為使VMOS場效應管導通時漏-源間電壓降較小（通態(tài)電阻Ron小），以減小通態(tài)損耗，通常驅動電壓UGS約為10~15V。9VMOSFET的靜態(tài)參數（續(xù)1）（2）導通電阻（通態(tài)電阻）

Ron是指VMOS場效應管導通時在確定的柵-源電壓UGS下，漏-源極間的直流電阻。Ron隨UGS增大而減小，隨ID增大而有所增加。Ron具有正溫度系數，使VMOS場效應管很容易并聯(lián)。VMOS場效應管除低壓大電流器件外，導通電阻Ron較大，因此作功率開關管用其導通壓降比雙極型晶體管的飽和壓降大，相應地導通損耗較大，這是VMOS場效應管的主要缺點。10VMOSFET的靜態(tài)參數（續(xù)2）（3）漏-源擊穿電壓BVDS（V（BR）DSS）它是為了避免器件擊穿而設的極限參數。應UDS<BVDS（4）最大柵-源電壓VGS(max)

一般為±20V。應UGS<VGS（max)（5）漏極直流電流額定值ID和漏極脈沖電流額定值IDM它們是VMOS場效應管電流定額的參數。其測試條件通常是UGS=10V、UDS為某個適當數值。一般IDM約為ID的2~4倍。VMOS場效應管用作功率開關時，應漏極電流最大值IDmax<IDM，漏極電流有效值IDx<ID。

11VMOSFET的靜態(tài)參數（續(xù)3）（6）漏極最大允許耗散功率PDM漏極最大允許耗散功率PDM按熱歐姆定律可表示為

式中，Tjm為VMOS場效應管的額定結溫（150℃）；Tc為管殼溫度，單位為℃；R(th)jc為器件的結—殼熱阻，單位為℃/W

。

器件手冊上給出的PDM值，通常是在殼溫TC=25℃時的漏極最大允許耗散功率。當TC>25℃時，必須降額使用。

123．VMOSFET的動態(tài)參數（1）極間電容極間電容是影響VMOS場效應管開關速度的主要因素。漏-源極間短路時的輸入電容Ciss、柵-源極間短路時的輸出電容Coss和反饋電容(又稱反向傳輸電容)Crss，可用下列公式計算：

Ciss=CGS+CGDCoss=CDS+CGDCrss=CGD

13VMOSFET的動態(tài)參數（續(xù)1）（2）開關時間·開通時間ton是指從輸入電壓波形上升至幅值(Uim)的10%到漏極電流波形上升至幅值(Im)的90%所需時間，它分為延遲時間td和上升時間tr兩部分。·關斷時間toff是指從輸入電壓波形下降至幅值(Uim)的90%到漏極電流波形下降至幅值(Im)的10%所需時間，它分為存儲時間ts和下降時間tf兩部分。

開關時間的長短主要取決于等效輸入電容充放電所需時間。14VMOSFET的動態(tài)參數（續(xù)2）VMOSFET是依靠多數載流子導電的多子器件，沒有少子存儲延遲效應，因此開關速度比雙極型晶體管快得多。一般開通時間ton為幾十納秒，關斷時間toff為幾百納秒，開關時間比雙極型晶體管約快10倍。采用VMOSFET作功率開關管，開關損耗小，開關電源的工作頻率可以達到500kHz，甚至兆赫級。154．VMOSFET的使用注意事項（1）防止靜電放電失效（2）防止過電壓（3）防止過電流（4）防止寄生振蕩損壞器件見教材P128~129。165．VMOSFET的柵極驅動電路VMOSFET是電壓控制型器件，柵-源間驅動脈沖電壓幅值一般取10～15V；柵極在穩(wěn)態(tài)工作時無電流流過，僅在開關過程中有輸入電容的充放電電流，因此所需驅動功率小，驅動電路較簡單。VMOSFET的開通和關斷過程就是輸入電容的充放電過程。驅動源內阻愈小，開關速度愈快。為使柵-源間脈沖電壓前后沿均陡峭，柵極驅動電路在控制VMOSFET開通時，應能提供足夠大的輸入電容充電電流；在控制VMOSFET關斷時，應能使輸入電容快速放電。17（1）直接驅動電路PWM集成控制器直接驅動加設驅動功放的直接驅動18（2）隔離驅動電路①磁耦驅動電路19隔離驅動電路（續(xù)）②光耦驅動電路光耦驅動器驅動電路

光耦合器及基本電路

206.1.3IGBT門極絕緣雙極晶體管又稱絕緣門極晶體管，簡稱IGBT或IGT，人們往往習慣性地稱為絕緣柵雙極晶體管，或絕緣柵晶體管，它是一種VMOS場效應晶體管和雙極型晶體管的復合器件。

增強型N溝道IGBT的圖形符號及電壓極性與電流方向增強型N溝道IGBT的簡化等效電路G為門極，習慣上常稱柵極C為集電極E為發(fā)射極21IGBT的特點①IGBT從輸入端看，類似于VMOS場效應管，是電壓控制型器件，具有輸入阻抗高、驅動電流小、驅動電路簡單等優(yōu)點。IGBT的導通和關斷由柵極電壓來控制，當柵-射電壓（即柵極-發(fā)射極電壓）UGE大于開啟電壓VGE(th)時IGBT導通，當柵-射電壓小于開啟電壓時IGBT截止，IGBT的開啟電壓一般為3~6V。在開關應用中，使IGBT導通的柵-射電壓通常取15V，以保證集-射間導通壓降小；關斷IGBT時，為使器件可靠截止，最好在柵-射間加負偏壓，通常取-5~-12V。22IGBT的特點（續(xù)1）②IGBT從輸出端看，類似于雙極型晶體管，導通壓降小，飽和壓降一般在2~4V之間，故導通損耗小。此外，IGBT能夠做得比VMOS場效應管耐壓更高，電流容量更大。23IGBT的特點（續(xù)2）③IGBT的開關速度在VMOS場效應管與雙極型晶體管之間。IGBT關斷時間較長，由于簡化等效電路中PNP晶體管存儲電荷的影響，關斷時電流下降存在拖尾現象。電流拖尾現象使IGBT的關斷損耗比VMOS場效應管大。IGBT一般適用于工作頻率50kHz以下的開關電源。有的IGBT開關頻率可達150kHz。24IGBT的特點（續(xù)3）④IGBT存在擎住效應。

當集電極電流大到一定程度時，在Rbr上產生的正向偏壓足以使NPN晶體管導通，進而使NPN和PNP晶體管處于飽和導通狀態(tài)，于是寄生晶閘管開通，柵極失去控制作用，這就是擎住效應。擎住效應將導致IGBT損壞，使用者必須避免擎住效應的產生。因此IGBT的集電極電流必須小于器件制造廠家規(guī)定的最大值ICM，同時IGBT的電壓上升率也必須小于規(guī)定的dVCE/dt值。IGBT的完整等效電路

256.2非隔離型開關電源電路非隔離型開關電源又稱非隔離型直流變換器，還可稱為斬波型開關電源，主要有降壓（Buck）式、升壓（Boost）式和反相（Buck-Boost即降壓-升壓）式三種基本電路結構。降壓式、升壓式和反相式等非隔離型開關電源的基本特征是：用功率開關晶體管把輸入直流電壓變成脈沖電壓（直流斬波），再通過儲能電感、續(xù)流二極管和輸出濾波電容等元件的作用，在輸出端得到所需平滑直流電壓，輸入與輸出之間沒有隔離變壓器。266.2.1電感和電容的特性

1．電感的特性電感中的電流不能突變。eL=-Ldi/dt，反抗電流變化。

當流過電感的電流i上升時，eL與i方向相反（電勢的方向是由負指向正，而電壓的方向是由正指向負，故uL與i方向相同），電感中儲能，所儲存的能量為WL=i2L/2

。在電流i下降時，eL與i方向相同（uL與i方向相反），電感中的儲能釋放。

272．電容的特性電容兩端的電壓不能突變。電容電流

i=dq/dt=Cdu/dt電容充電時，u上升，du/dt為正值，電流方向與圖中i的正方向一致；電容儲能，所儲存的能量為WC=Cu2/2。電容放電時，u下降，du/dt為負值，電流方向與圖中i的正方向相反，此時電容釋放儲能。

286.2.2降壓式直流變換器電感電流連續(xù)模式時，輸出直流電壓為：占空比：

29降壓變換器L值對電壓電流波形的影響

(a)L<Lc(b)L=Lc臨界電感Lc是使得通過儲能電感的電流iL恰好連續(xù)而不出現間斷所需要的最小電感量。電感電流iL連續(xù)的條件是L≥LC。LC用式（6.8）計算。30降壓變換器的輸出濾波電容Co輸出濾波電容Co采用高頻電解電容器，為使Co具有較小的等效串聯(lián)電阻（ESR）和等效串聯(lián)電感（ESL），常用多個電容器并聯(lián)。電容器的額定電壓應大于電容器上的直流電壓與交流電壓峰值之和，電容器允許的紋波電流應大于實際紋波電流值。電解電容器是有極性的，使用中正、負極性切不可接反，否則，電容器會漏電流很大而過熱損壞，甚至發(fā)生爆炸。應Co≥

31功率開關管漏極電壓電流開關工作波形

·VMOS場效應管的耗散功率PD近似等于開關損耗與通態(tài)損耗之和（截止損耗Poff可忽略不計）。·開關頻率愈高，即T愈小，開關損耗愈大。為了避免開關損耗過大，（tr＋tf）應比T小得多。326.2.3升壓式直流變換器電感電流連續(xù)模式時，輸出直流電壓為：336.2.4反相式直流變換器電感電流連續(xù)模式時，輸出直流電壓為：346.3隔離型開關電源電路隔離型開關電源又稱隔離型直流變換器，按其電路結構的不同，可分為單端反激式、單端正激式、推挽式、全橋式和半橋式。隔離型開關電源的基本工作過程是：輸入直流電壓，先通過功率開關管的通斷把直流電壓逆變?yōu)檎伎毡瓤烧{的高頻交變方波電壓加在變壓器初級繞組上，然后經過變壓器變壓、高頻整流和濾波，輸出所需直流電壓。在這類開關電源中均有高頻變壓器，可以實現輸出側與輸入側之間的電氣隔離。高頻變壓器的磁芯，通常采用鐵氧體或鐵基納米晶合金（超微晶合金）。356.3.1單端反激式直流變換器

1．工作原理?這種變換器當功率開關管VT導通時，整流二極管VD截止，電源不直接向負載傳送能量，而由變壓器儲能，當VT變?yōu)榻刂箷r，VD導通，儲存在變壓器磁場中的能量釋放出來供給負載RL和輸出濾波電容Co，因此稱為反激式變換器。?CI用于輸入濾波；C1、R1、VD1為關斷緩沖電路，用于對功率開關管進行保護，并抑制高頻變壓器漏感釋放儲能所引起的尖峰電壓。36單端反激變換器波形圖（a）勵磁電感小于臨界電感（b）勵磁電感大于臨界電感372．變壓器的磁通

在穩(wěn)態(tài)情況下，一周期內磁通的正增量必須與負增量的絕對值相等，稱為磁通的復位。磁通復位是單端變換器必須遵循的一個原則。在單端變換器中，磁通Φ只工作在磁滯回線的一側（第一象限），假如每個開關周期結束時Φ沒有回到周期開始時的值，則Φ將隨周期的重復而漸次增加，導致磁芯飽和，于是VT導通時磁化電流很大(即漏極電流iD很大)，會造成功率開關管損壞。因此，每個開關周期結束時的磁通必須回復到原來的起始值，這就是磁通復位的原則。383．輸出直流電壓UO

（1）磁化電流連續(xù)模式（2）磁化電流不連續(xù)模式應注意反激變換器不要讓負載開路。在輸出濾波電容Co兩端并聯(lián)一只大約流過1％額定輸出電流的泄放電阻（死負載），使單端反激式直流變換器實際上不會空載，可以防止產生過電壓。D為占空比，D=ton/T；n為變壓器的變比，n=Np/Ns。394．性能特點①利用高頻變壓器初、次級繞組間電氣絕緣的特點，當輸入直流電壓UI是由交流電網電壓直接整流濾波獲得時，可以方便地實現輸出端和電網之間的電氣隔離。②能方便地實現多路輸出。只需在變壓器上多繞幾組次級繞組，相應地多用幾只整流二極管和濾波電容，就能獲得不同極性、不同電壓值的多路直流輸出電壓。③保持占空比D在最佳范圍內的情況下，可適當選擇變壓器的變比n，使開關電源滿足對輸入電壓變化范圍的要求。見例6.1。以上①～③是各種隔離型開關電源電路共有的優(yōu)點，以后不再重述。例6.1例6.1某單端反激變換器應用在無工頻變壓器開關整流器中做輔助電源，用交流市電電壓直接整流濾波獲得輸入直流電壓UI，允許市電電壓變化范圍為150～290V，要求占空比D的變化范圍為0.2～0.4，驗證能否實現輸出電壓UO＝18V保持不變？解：由式（6.29）可得設變壓器的變比n＝NP/NS=5，將D＝0.2及D＝0.4分別代入上式，得VV40例6.1（續(xù)）單相橋式整流電容濾波電路，其輸出直流電壓UI與輸入交流電壓有效值UAC之間的關系式為UI＝1.2UAC故41VV由此可見，選變比n＝5，在D＝0.2～0.4范圍內，輸入交流電壓有效值在113～300V之間變化，可以保持輸出直流電壓UO＝18V不變，所以交流市電電壓變化范圍150～290V完全能夠滿足UO＝18V不變的要求。42性能特點（續(xù)1）④單端反激變換器抗擾性強。由于VT導通時VD截止，VT截止時VD導通，能量傳遞經過磁的轉換，因此通過電網竄入的電磁干擾不能直接進入負載。⑤單端反激變換器功率開關管在截止期間承受的電壓（UDS）較高。在設計無工頻變壓器開關電源中的單端反激變換器時，考慮功率開關管的耐壓，通常選取占空比D＜0.5。43性能特點（續(xù)2）⑥單端反激變換器在隔離型直流變換器中結構最簡單，但只能由變壓器勵磁電感中的儲能來供給負載，故主要適用于輸出功率較小的場合，常在開關整流器中用做輔助電源。⑦單端變換器的變壓器，磁通Φ只工作在磁滯回線的一側，即第一象限。為防止磁芯飽和，使勵磁電感在整個周期中基本不變，應在磁路中加氣隙。反激變換器的氣隙較大，雜散磁場較強，需要加強屏蔽措施，以減小電磁騷擾。446.3.2單端正激式直流變換器雙晶體管電路電感電流連續(xù)模式時，輸出直流電壓為：為了保證磁通復位，必須D≤0.5（6.32）45單端正激變換器單晶體管電路?圖中NF是變壓器中的去磁繞組，通常這個繞組和初級繞組的匝數相等，即NF＝NP，并且保持緊耦合，它和儲能反饋二極管VD3用以實現磁通復位（VD3在VT由導通變截止后導通），NF和VD3絕不可少。?這種電路UO仍用式（6.32）計算，同樣必須D≤0.5；但當功率開關管VT截止時，在VD3導通期間，漏-源極間電壓UDS=2UI；VD3截止后，UDS=UI。正激變換器的變壓器次級回路，類似于降壓變換器。由于這種變換器在功率開關管導通的同時向負載傳送能量，因此稱為正激式變換器。46單端正激變換器的優(yōu)、缺點及應用單端正激變換器具有類似降壓變換器的輸出電壓脈動小、帶負載能力強等優(yōu)點。但高頻變壓器磁芯僅工作在磁滯回線的第一象限，其利用率較低。適用于輸入電源電壓較高、要求輸出功率不大的場合。在實際應用中，單端正激變換器采用雙晶體管電路的比較多。476.3.3推挽式直流變換器電感電流連續(xù)模式時，輸出直流電壓為：為了防止“共同導通”，必須D＜0.5、DO＜1。

48推挽變換器實際電壓、電流波形

49推挽變換器的優(yōu)、缺點及應用

推挽變換器的優(yōu)點：①同單端直流變換器比較，變壓器磁芯利用率高，輸出功率較大，輸出紋波電壓較小。②兩只功率開關管的源極是連在一起的，兩組柵極驅動電路有公共端而無需絕緣，因此驅動電路較簡單。推挽變換器的缺點：①高頻變壓器每一初級繞組僅在半周期以內工作，故變壓器繞組利用率低。②功率開關管截止時承受2倍電源電壓，因此對功率開關管的耐壓要求高。③存在“單向偏磁”問題，可能導致功率開關管損壞。推挽式直流變換器用一對功率開關管就能獲得較大的輸出功率，適宜在輸入電源電壓較低的情況下應用。

50解決單向偏磁問題較為簡便的措施一是采用電流型PWM集成控制器，使兩管電流峰值自動均衡；二是在變壓器磁芯的磁路中加適當氣隙，用以防止磁芯飽和。

516.3.4全橋式直流變換器電感電流連續(xù)模式時，輸出直流電壓為：為了防止兩對功率開關管“共同導通”，占空比的變化范圍必須限制為D＜0.5、DO＜1。52全橋變換器實際電壓、電流波形

53全橋變換器的優(yōu)、缺點及應用

全橋變換器的優(yōu)點：①變壓器利用率高，輸出功率大，輸出紋波電壓較小。②對功率開關管的耐壓要求較低，比推挽式電路低一半。全橋變換器的缺點：①要用四個功率開關管。②需要四組彼此絕緣的柵極驅動電路，驅動電路復雜。全橋式直流變換器適宜在輸入電源電壓高、要求輸出功率大的情況下應用。546.3.5半橋式直流變換器電感電流連續(xù)模式時，輸出直流電壓為：為了防止“共同導通”，必須D＜0.5、DO＜1。55半橋變換器實際電壓、電流波形

56半橋變換器的優(yōu)、缺點及應用

半橋變換器的優(yōu)點：①抗不平衡能力強。②同推挽式電路比，變壓器利用率高，對功率開關管的耐壓要求低（低一半）。③同全橋式電路比，少用兩只功率開關管，相應地驅動電路也較為簡單。半橋變換器的缺點：①同推挽式電路比，驅動電路較復雜，兩組柵極驅動電路必須絕緣。②同全橋式及推挽式電路比，獲得相同的輸出功率，功率開關管的電流要大一倍；若功率開關管的電流相同，則輸出功率少一半。半橋式直流變換器適宜在輸入電源電壓高、輸出中等功率的情況下應用。576.4集成PWM控制器

6.4.1概述脈寬調制（PWM）控制電路是開關電源的重要組成部分，其作用是產生PWM信號，向功率開關管或它的驅動電路提供前后沿陡峭、占空比可變、工作頻率不變的矩形脈沖列。對于單端開關電源，只需提供一組矩形脈沖列；而對于雙端開關電源（推挽、全橋和半橋變換器），則需提供相位相差180o、對稱并且有死區(qū)時間的兩組矩形脈沖列。58對PWM控制電路的基本要求

①滿足開關電源輸出電壓穩(wěn)定度及動態(tài)品質的要求；②與主回路配合，使開關電源具有規(guī)定的輸出電壓值及其調節(jié)范圍；③能實現開關電源的軟啟動；④能實現開關電源的過流、過壓保護。59集成PWM控制器分類

傳統(tǒng)的PWM控制電路普遍采用屬于模擬控制技術的單片集成PWM控制器，其型號較多，通常分為電壓型控制器和電流型控制器兩類，電流型控制又分為峰值電流模式控制和平均電流模式控制。電壓型PWM集成控制器只有電壓反饋控制，可以滿足開關電源穩(wěn)定輸出電壓等要求。電流型PWM集成控制器不僅有電壓反饋控制，還增加了電感電流反饋控制，控制電路為雙環(huán)控制，具有電壓外環(huán)和電流內環(huán)，從而使開關電源系統(tǒng)具有快速的瞬態(tài)響應及高度的穩(wěn)定性，有很高的穩(wěn)壓精度，可實現逐周限流，并具有良好的并聯(lián)運行能力。60集成PWM控制器分類（續(xù)）在數字化控制技術不斷發(fā)展的基礎上，數字化開關電源有了較快發(fā)展。所謂數字化開關電源，就是開關電源的控制電路數字化——采用數字信號處理器（DSP）或微處理器（MCU）來進行開關電源的PWM控制和保護。美國德州儀器公司（TI）以及其他廠商生產的DSP芯片（如TI推出的TMS320系列等），已經在通信用開關電源中得到應用。數字化控制的性能優(yōu)于模擬控制，隨著DSP的價格下降，通信用開關電源產品很快就會實現全數字化控制。616.4.2電壓型控制器舉例(SG1525A系列)62SG1525A系列PWM集成控制器內部結構框圖63振蕩器的外部連接及鋸齒波電壓波形圖

64一組輸出級（圖騰柱結構）65SG1525A系列PWM集成控制器波形圖

66用CW1525A控制的半橋型開關電源

676.4.3電流型控制器舉例

1．電流型PWM控制器基本原理電流型PWM控制的基本原理圖

電流型PWM控制器波形圖

682．UC1842系列PWM集成控制器這是一種單端輸出采用峰值電流模式控制的電流型PWM集成控制器，輸出脈沖的最大占空比接近1，通常多用于單端反激變換器，輸出功率限于100W以下。這種PWM集成控制器的主要優(yōu)點是外接元件很少，接線簡單，可靠性高，成本低。69用UC3842控制的25W單端反激開關電源安全注意上圖（圖6.49）所示電路由于采用無工頻變壓器橋式整流，電路中的浮地端對地也有高電位，因此高頻變壓器初級側（包括NC繞組回路）的所有部分均應防止人體接觸。圖中的浮地端是公共電位端，但不能接地。假如浮地端（即整流輸出負端）接地，則整流橋輸出負端通過接地線與交流零線相通，將使交流輸入有半周期被整流橋中的一個橋臂短路，該整流橋臂將會燒毀。70浮地端不能接地的緣故71如圖所示，如果浮地端（無工頻變壓器整流輸出負端）接地，則VD4被短路，當輸入交流電壓下端正上端負時，VD3將電源短路，VD3被燒壞！相應地，若用示波器測圖6.49初級回路及芯片的波形，示波器的機殼不可接地！測試時示波器機殼帶電，人體不可接觸！726.5邊沿諧振型直流變換器6.5.1硬開關PWM直流變換器存在的主要問題及解決辦法一般PWM直流變換器中，功率開關管在高電壓下開通、大電流下關斷，故為“硬開關”。功率開關管開通時電流上升、電壓下降，關斷時電流下降、電壓上升，在開關過程中功率開關管產生了電流、電壓波形重疊，其瞬時電流、電壓的乘積為瞬時損耗功率p，如圖所示。開關頻率愈高，開關損耗功率愈大。主要問題：73主要問題（續(xù)）此外，功率開關管（例如VMOSFET）的輸出電容Coss在器件開通前加有電壓UDS，其儲能為Wc=CossU2DS/2，當功率開關管由截止變?yōu)閷〞r，輸出電容對功率開關管放電，所儲存的能量全部消耗在功率開關管內，其損耗功率為Pc=fCossU2DS/2。開關頻率（f）愈高，這項損耗功率也愈大。一般PWM直流變換器在功率開關管開關過程中，不僅存在開關損耗，而且電流、電壓變化率大，導致了開關噪聲的產生，形成電磁騷擾。74解決辦法應用諧振原理，在開關電源主回路中接入諧振電感Lr、諧振電容Cr等元件，使功率開關管的電壓波形或電流波形在某階段變?yōu)椴糠终也ǎ尮β书_關管在開通前電壓自然降為零，實現零電壓開通，或者讓功率開關管在關斷前電流自然降為零，實現零電流關斷，消除功率開關管開關過程中電流、電壓波形的重疊，并降低它們的變化率，從而大幅度減小開關損耗和開關噪聲，提高效率，降低電磁騷擾。功率開關管的輸出電容以及高頻變壓器的漏感在一般PWM變換器中是不希望存在的寄生參數，但在軟開關變換器中這些寄生參數可作為諧振電容或諧振電感的一部分加以利用。通信用高頻開關整流器中采用的軟開關電路多為PWM邊沿諧振變換器。756.5.2移相FB-ZVS-PWM變換器（1）t1~t2——傳輸功率（2）t2~t3——第一個諧振過程，領先橋臂零電壓開通（3）t3~t4——續(xù)流狀態(tài)（4）t4~t5——第二個諧振過程，滯后橋臂零電壓開通（5）t5~t6——i1反向增大，占空比丟失t1~t6是開關電源半個周期的時間；另半個周期t6~t11，電路的工作過程與前半個周期完全對稱。76領先橋臂與滯后橋臂實現零電壓開通的條件

實現功率開關管的零電壓開通，需要有足夠的能量來使關斷橋臂