工程师分享反激式开关电源的零电压开关设计

反激式开关电源以电路简单电磁干扰相对小而得到广泛应用，对开关电源的输出电压尖峰和EMI也提出了更高的要求，通常减小EMI的方法主要是采用自激型反激式开关电源，用开关速度相对慢的双极晶体管作为主开关；加大缓冲电路电容量来降低关断过程的dz/dt，di/dt产生的EMI用减缓导通过程减小开通EMI，付出的代价是电源效率下降，发热量大，可靠性下降。因而需要一种低EMI，高效的反激式开关电源，软开关反激式开关电源，便是比较理想的解决方案。

零电压开关

零电压开关反激式开关电源主电路如图1

主要波形如图2，电路工作过程分为四个阶段：开关管关断及缓冲电路作用阶段，变压器释放储能阶段，缓冲电路复位阶段，开关管导通阶段。

1、开关管关断及缓冲电路作用阶段

图2波 形 中，t。一t。期间为开关管关断及缓冲电路作用阶段，等效电路如图3，在t。时刻控制电路将开关管关断，变压器初级电流由开关管向缓冲电容器转移，开关管电流下降，缓冲电容器电流上升，开关管电流下降，直到零变压器初级电流全部转移到缓冲电容器，等效电路如图3，开关管的关断过程结束开关管关断过程的长短取决于开关管自身特性和控制电路，一般为开关周期的1/100 - 1/201〕或百纳秒左右。由于缓冲电容器上的电压不能跃变，使开关管关断过程中漏、源电压很低接近于零，实现了“零电压。关断。为确保“零电压”关断，缓冲电容器应取较大值，这样开关管在关断过程结束时缓冲电容器电压仍为很小值，变压器初级电压极性没有改变，输出整流二极管阳极反向电压不能导通，变压器初级电流仍需流过缓冲电容器，直到缓冲过程结束。缓冲过程的持续时间约为开关周期1/20左右，与开关周期相比相对很短，变压器初级电流变化很小，为分析方便可以认为变压器初级电流不变，这样缓冲电容器电压为：

其中Ics为t1时刻变压器初级电流值，可近似为t0时刻值。当级冲电容器电压上升到

( VR为稳压电源输出电压反射到变压器初级侧电压值)后，即t2时刻，输出整流二极管导通，变压器储能经输出整流二极管想输出端释放，变压器初级电流为零。电路进入变压器释放储能阶段。

2、变压器释放储能阶段

变压器通过次级绕组、输出整流二极管向输出端释放储能。变压器次级电流为：