正激电源--谐振去磁技术

　　第三阶段：图5中的T3阶段。在此时间段内， Q1仍然保持截止状态，由于前一阶段Cr上的电压谐振地变化为0，因此Q1两端的电压为Vin。当Cr上的电压企图继续谐振，进一步降低时，就导致Dr导通。因此，该时间段开始时，Np与Ns的端电压均为0，Cr的端电压被嵌位为0，谐振结束，此时与Q1并联的Cs两端没有变化的交流电压，只有稳定的直流电压Vin。Dr与Df均可以看作是处于"导通"状态。而负向的磁化电流由于只有Df－Dr－Ns这样一条通路可以继续流动，且磁化电流I1在这一阶段保持恒定的负值I1不变，这种工作模式一直持续到下一个开关周期的到来。在系统处于稳定工作状态时，且保证每个开关周期都能够完全进行去磁的条件下，磁化电流I1也等于下一个开关周期开始时的I1，即：

　　如果电路的谐振频率恰好等于开关管截止的时间，则Ts的持续时间为0。而如果谐振周期大于Tr，可能会出现I1与I2不相等的情况。在这种情况下，下一个开关周期开始前半个谐振周期未结束，因此主功率开关上的漏-源极电压在每个开关周期开始时超过Vin；这样，会增加开关损耗。同时，也无法有效的实现变压器的完全去磁。

　　三 谐振去磁的特点及谐振频率选择：

　　1 降低了对控制电路的50%占空比的要求。单端正激型开关电源在实际工程中通常采用在主变压器中增加第3个绕组的方法进行去磁。由于受到开关管的耐压值的限制，通常将去磁绕组与初级绕组的匝比定为1：1。这样，最大占空比只能达到50％。同时。为了减少开关管关断时的电压尖峰，复位绕组和初级绕组在工艺上要求紧密耦合，因此变压器的设计和加工工艺比较复杂。而谐振去磁只要求在开关管截止期内，至少保证能完整进行半个谐振周期工作。而通过谐振频率的选择和谐振元件参数值的调整，可以充分保证做到这一点。这样，占空比不再受50％的要求，电源可以工作于较宽的输入电压范围。同时对于简化电路结构也很有意义。

　　2 对比常规的去磁绕组法与谐振去磁，可以看出，常规的去磁绕组法中，磁化电流始终可以认为是非负值，在开关导通时线性增长，在开关截止时线性减少。因此其B－H特性为第1象限；而谐振去磁的磁化电流在每一个周期内有一段时间为负值，因此属于双向磁化电流变化。在选择较大的磁感应强度摆幅（ΔB）进行功率变压器设计时，在防止磁心饱和方面，谐振去磁具有更多的优势。

　　3 由理论分析和后面的桌面电路试验的实际波形可以看出，谐振去磁时，开关管漏－源极电压波形为较为光滑的半正弦波，而去磁绕组法为波形边缘较为陡峭的脉冲方波，前者无疑比后者具有更小的高次谐波分量。因此，对于开关电源的EMI问题也有所改善。

　　4 谐振去磁中，谐振元件参数的确定

　　在采用谐振去磁时，为以确保在开关截止期内能够完成半个谐振周期的去磁过程，需要仔细确定谐振元件的参数。因此，在理论分析的基础上，必须在试验中仔细观察各种工作状态下开关管的漏－源极波形，以确定比较适宜的谐振频率。

　　在选择谐振频率时，需要对开关管的额定电压和去磁效果相互之间的矛盾进行综合考虑。目前在中、小功率应用场合中，单端正激功率变压器的初级电感量通常为几十到几百微亨，而开关管的结电容通常为几百到几千pF，这样，在仅仅利用初级电感和器件结电容进行谐振去磁时，谐振频率一般都可以达到几百kHz或者更高。而为了降低主开关管在谐振上的电压应力Vds，有时需要在开关管Q1或二极管Dr两端并联一定数量的电容以适当降低谐振频率。然而，该电容的容值不能过大，否则会导致无法完全进行谐振去磁的问题。

　　图6是在相同的占空比条件下，选择不同的谐振参数时，开关管漏－源极的典型电压波形。图中：

　　（1）是选择比较适当的谐振频率后的理想电压波形，其形状与上节理论分析的一致；

　　（2）是谐振频率选择过高时的波形。在变压器的各个参数均确定的条件下，等效电容Cr较小时是这种波形。从图中可以看出，虽然其基本形状与（1）完全相同，也能够迅速完成去磁过程，但是由于等效电容较小，因此谐振频率较高，相同的变压器初级激磁能量导致等效电容Cr上的谐振电压V2的幅值远超过了V1。这样就要求主开关管的耐压更高，增加了成本。

（3）则是在开关管、输出二极管的两端并联的电容过大，导致谐振等效电容Cr过大，因此谐振频率较低，甚至无法完全满足在开关管的截止期内完成谐振周期一半的工作。由前面的分析可知，系统动态平衡时，完全的去磁条件是每一开关导通期开始的磁化电流应该与上一开关截止期末的磁化电流相同，显然（c）中的去磁过程没有完全结束，在输