怎样从开关管的3种损耗入手提高反激效率？

带RCD吸收的反激变换器等效电路及稳态工作波形如下：

                                    图1 反激变换器等效电路

                          图2 DCM模式下开关管电压电流波形

                      图3 CCM模式下开关管电压电流波形

由MOSFET的Cgs、Cgd寄生电容引起的驱动损耗为：

MOSFET导通后，Rds,on引起的导通损耗为：

其中 D1为导通占空比、Krp是波动电流值与Ip,pk的比值。

由图2可知， DCM模式为零电流开通，开关损耗包括寄生电容Ceq放电损耗和关断瞬态电压与电流的交叉损耗：

由图3可知， CCM模式下的开关损耗包括Ceq放电损耗、开通瞬态及关断瞬态电压与电流的交叉损耗：

备注：电压电流交叉损耗系数通常为1/6(阻性负载)、1/2(感性负载)。实测反激变换器开关管电压电流波形，适用于1/6系数。

• 采用更小Rds,on的MOSFET；

• 优化Krp因子：增大变压器匝比或电感感量Lp，以减小流过开关管的电流峰值及有效值。

  
  

以图4所示PN8160控制策略为例：

• 市电低压下(如115Vac)，PWM频率为85kHz，以减小变压器尺寸；市电高压下(如230Vac)，PWM频率降低为65kHz，可减小开关损耗；

• 随着负载降低，芯片分别进入PFM和Burst Mode，通过降低开关频率，减小MOSFET及其它器件的开关损耗，提高全负载段转换效率。 

 图4 PN8160多工作模式控制策略

图5 谷底开通技术

如图5所示，在DCM模式下，消磁结束后存在Lp与Ceq振荡，振荡周期为： 

常见的谷底开通控制算法有：

• 计算振荡周期Tosc，过零后延时1/4振荡周期后开通开关管，此算法不受Lp、Ceq影响，实现精确谷底开通；

• 不计算振荡周期Tosc，过零后经过固定延时即开通开关管，此算法受Lp、Ceq影响，可在谷底附近开通。

3、实验验证

12V2A电源基于集成690V Smart DMOS的多工作模式次边反馈芯片——PN8160设计，样机如下：

图6 12V2A电源实物图