基于L6562的反激式开关电源设计

潘 峰， 杨其华， 武堂盛

(1.中国计量学院质量与安全工程学院，浙江杭州310018；2.杭州固态照明有限公司，浙江杭州310030)

基于L6562的反激式开关电源设计

潘 峰1， 杨其华1， 武堂盛2

(1.中国计量学院质量与安全工程学院，浙江杭州310018；2.杭州固态照明有限公司，浙江杭州310030)

设计了一种基于L6562的反激式开关电源，并阐述了该电源的工作原理，对相关参数进行了计算推导。利用MOS管自身的输出电容与变压器原边电感产生谐振，通过适当控制实现了开关管的零电压导通。最后制作了样机，通过实验验证该LED电源与传统的反激式开关电源相比，能将开关损耗有效降低，并提高了效率。

反激式开关电源；L6562；准谐振

LED光源具有效率高、低能耗、寿命长、安全环保、体积小等优势，这逐步替代传统光源并有望成为新一代光源[1]。为了充分发挥LED的优势，要选择合适的驱动电路拓扑结构，使LED电源达到高效率、高可靠性、高功率因数以及低成本的要求。对于中小功率的LED模组照明，反激式拓扑结构以其结构简单、成本低、调试简单的特点得到广泛选用。伴随着开关电源的不断发展和广泛应用，出现了很多谐振和准谐振变换器。它们的主要特点是都含有一个储能电路，在电源的功率转化过程中，和传统的谐振变换器不同，准谐振变换器能够利用储能电路产生零电压或零电流来控制功率开关管的导通与关闭，从而有效地降低了MOS管的导通损耗，提高了电源的效率。

从理论上，实现准谐振反激式变换器的方法很多，但多数变换器并不能保证电源的高品质、具有宽电压输入范围等要求[2]。本文提出一种低成本可以应用在中小功率LED照明中的准谐振反激式开关电源设计方法，能适用于宽电压输入，降低MOS开关管的导通损耗，提高电源效率。

1 准谐振反激式开关电源的原理

一种离线式变换器中的反激式准谐振变换器的基本电路如图1所示。它由功率开关管、反激型变压器、输入滤波电容Cin、输出整流二极管、输出滤波电容CO和谐振电容Cd组成，其中的Cd包括开关管的输出电容、变压器的分布电容和电路中的其他杂散电容。

图1 反激式准谐振变换器基本电路

在断续模式[3](DCM)下的反激式准谐振变换器工作波形如图2所示。在反激式变换中，每个周期可分为三个不同的时间段。由图2可知，在MOS管关断之后，在漏极会产生一个尖峰电压，这个尖峰电压是变压器漏感和谐振电容Cd谐振引起的。之后开关管漏极电压DSs趋于一个稳定值，其大小等于：

图2 准谐振变换器工作波形

由以上可知，为了减少开关损耗，应使MOS管在电压最低时开通，应有：

通过准谐振技术让电源在任意输出负载、任意线性输入电压条件下，通过延迟开关关断时间，使开关管漏-源电压降至最低，以保证其在临界导通模式下以最低的漏极电压进行开关动作，减少尖刺干扰，最终达到降低其损耗的目的[5]。由此可知，电源的谐振工作频率将随着负载和输入电压条件的变化而变化，以实现零电压导通功能[6]。对此，确定工作频率是电源设计的关键，其频率推导如下：

且：

由于变换器工作在断续模式，初级峰值电流与输入功率有关，其关系为：

通过以上各式可得开关频率为：

式中：

2 设计实例以及实验结果

根据以上的原理分析，本研究设计了一款基于L6562的50 W反激式开关电源，驱动电源的L6562D的控制部分及外围电路如图3所示。

图3 LED驱动电源L6562控制部分外围电路

为使LED驱动电源实现恒流稳压输出，本研究采用次级反馈，即副边反馈调节技术[6]。因此，L6562的电压反馈输入端1脚要通过一个分压网络与VCC直接相连。为实现恒定功率输出，1脚和2脚要并联π型补偿网络[7]。引脚3为乘法器的输入端。4脚为PWM比较器的反向输入端，通过采样电阻R23上的电流控制开关管的导通。5脚为过零检测引脚，通过给芯片供电的辅助绕组来检测变压器是否退磁。7脚为功率开关管栅极驱动引脚，该引脚控制功率开关管的导通和关闭[8]。

电源的主要设计参数如下：宽输入电压范围AC 85～265 V，输入电压频率47～60 Hz。恒定电流输出DC 36 V，1.5 A，最低开关频率40 kHz，满载输出功率54 W。

输入220 V全负载条件下开关管两端的电压波形如图4所示，从图中波形可以看见DS在反激输出电流为零时开始震荡，当震荡达到最低点时，开关管再次导通，实现了零电压导通。

图4 220 V全负载下开关管两端电压波形

在全负载条件下，在各个不同电压值下测得的驱动电源的转换效率如表1所示，通过对比相同条件下传统的反激式开关电源的效率，采用准谐振技术显著提升了反激式电源的转换效率。

表1 基于L6562的开关电源效率(全负载)

3 结论

本文通过对基于L6562D的反激式准谐振开关电源设计，可以使反激式变换器工作在零电压导通状态，大大减少了开关管的损耗，有效降低了电路的EMI，提高了电源的转换效率。目前，采用准谐振技术的反激式开关电源正得到越来越多的应用。

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Design of flyback switching power supply based on L6562

Design of flyback switching power supply based on L6562D,and explain the working principle of the power supply,the relevant parameters were calculated.Using MOS tube own output capacitance and inductance of the transformer primary side resonance,through appropriate control,the zero-voltage switch turn-on was realized. Finally compared to traditional flyback converter, a prototype was produced, then the switching loss could be effectively reduced,and the efficiency could be improved.

flyback converter;L6562;quasi-resonant

TM 46

A

1002-087 X(2015)10-2234-02

2015-03-24

国家公益性质检行业科研项目(201110058)；浙江省自然科学基金资助项目(Y1090672)

潘峰(1989-)，男，吉林省人，硕士生，主要研究方向为检测技术。