IRIS4015构成的准谐振反激式开关电源

准谐振反激式变换器的实现与测试  

1 完整电路、电路板图与原件明细  
　　
一个输出100W用IRIS4015构成的准谐振反激式开关电源的整机电路的电路图如图6，元件排布图如图7，电路板图如图8。整个设计为可以放置在山西永明电源的75W电源壳内。  

  
图6 IRIS4015构成的准谐振反激式开关电源的电路图  

  
图7 元件排布图  

  
图8 电路板图  

2 测试数据与分析  
　　
通常开关电源需要测试的波形主要有输出纹波电压峰-峰值和主开关管的漏源电压波形。前者反映了输出噪声的水平，通过后者可以判断电路的工作是否正常。  

● 输出纹波电压  
　　
最大输出纹波电压峰-峰值发生在输入电压最高的状态下，因此测试到最高输入电压下的输出纹波电压能符合要求，其他电压下则均能符合要求。用100MHz带宽数字示波器F105B测试输出纹波电压，得满载时的纹波电压峰-峰值为88mV。如果用20MHz通用示波器，测得的结果将更低。  
　　
输出纹波电压波形表明准谐振工作状态下，开关管的导通与关断过程中所产生的dv/dt、di/dt和电磁干扰被大大减小，可以明显减小输出电压纹波。  

● 漏源电压波形  
　　
通常，开关管的漏源极电压波形在最高输入电压时处于最恶劣状态，因此，最高输入电压时的漏源极电压波形就基本可以了解电路的工作状态。测试结果如图9（a）、图9（b）、图9（c）所示，分别为PRC工作状态下的空载漏源极电压波形和轻载、满载时的漏源极电压波形。  

  
（a）空载状态   （b）轻载状态 （c）满载状态  
图9 输入电压为245V时的源/漏电压波形  

从图中可以看到，空载时开关管的导通时间几乎为零，导通了就立即关断。由于采用PRC控制方式，空载的开关频率约为20kHz。有效的降低了开关管的开关损耗（这里主要指的是开关管的开通过程的损耗）。  

轻载时，由于电路进入准谐振状态，开关频率比较高，约为100～110kHz左右，但是仍然比准谐振状态的300kHz低。开关管开通损耗处在可以接受的比较低的功耗水平。  

满载时电路工作在准谐振状态，开关频率大约为30kHz左右（在最低输入电压时，开关管的开通时间将比最高输入电压时长约40%，方能获得到相应的储能），开关管的源漏峰值电压最大值为564V，可以推算出输入264V时的开关管的源漏电压不会高于600V，低于650V额定电压，为正常工作状态。  

从上述三个图中可以看到，无论是PRC还是准谐振工作状态，开关管的开通均在开关管漏源极电压波形的极小值时刻。这样就确保了开关管工作在“准谐振”状态。  

● 变压器漏感对开关管源漏电压波形的影响  
　　
变压器漏感对开关管源漏电压波形的影响越大，漏感越大，源漏电压尖峰越高。因此，要尽可能地降低变压器的漏感。除了采用初级包围次级的漏感绕制方法外，还可通过提高磁路的相对导磁系数μ值来实现。提高μ值最有效的方法就是减小气隙，可以通过选用较大的磁芯有效面积来减少绕组的匝数来实现。如果有条件，可以采用三相漆包线，这样就可以免除初次级之间的隔离间距、减少或取消隔离胶带的层数，提高初次级之间的耦合系数。  

● 效率测试  
　　
电源的效率是衡量电源性能的一个重要标准。开关电源具有效率高的优点，但通常情况下，反激式开关电源的效率都低于85%。输入电压不同时，开关电源的效率也不同。测试结果如表1。  

  

输出整流器选用100V耐压的肖特基二极管，则效率可以超过90%。从所测试的效率看，由于“消除”了开关管的关断损耗和缓冲电路的损耗，使电路的效率提高至少5%～8%。这样，即使IRIS4015没有散热器，也不会过热。在整个电路中最热的是变压器，温升大约40℃。如果选用更合适的磁芯，则可以降低变压器的损耗和温升。同时，由于开关管和输出整流器可以不用散热器，电路结构设计将变得更为简单。