准谐振反激式转换器可轻松为储能电容器充电

设计人员经常使用具有反激式拓扑结构的充电器为储能电容器快速充电。在反激式拓扑中，能量传输仅在充电器的功率 MOSFET 关闭时发生，从而有效地将功率开关与负载隔离，包括高能量存储电容器组。因此，电路变压器次级上的电压水平可以从零变化到预定值和相应的能量水平，而不会对变压器初级侧的组件产生任何明显的压力。

经典的反激式电容器充电器在 CCM(连续导通模式)下工作。变压器次级上的平顶短时电流脉冲为存储电容器充电。不幸的是，这种充电策略需要复杂的控制电路来限制次级电流和电容器电压。大多数电路使用专门的 PWM(脉冲宽度调制)控制器 IC，这会增加充电器的总体成本。CCM 的另一个缺点是在 MOSFET 导通期间积累的一小部分能量：

其中 I² POFFSET 表示导通时间间隔开始时的初始非零初级电流。

只有这部分能量从初级侧转移到次级侧并进入存储电容器。因此，如果转换器可以在 BCM(边界导通模式)下运行，则可以显着增加可传输到容性负载的能量。次级电流变为零，功率 MOSFET 开启，初级电流从零开始增加。因此，在每个连续的开启时间间隔内都会积累更大的能量。

在所有其他条件相同的情况下，BCM 操作确保更快地积累预定量的能量，因为在开启时间间隔期间存储的能量部分更大。许多使用 BCM 操作的转换器电路包含 PWM 控制器，这些控制器实现 BCM 操作以进行电容器充电。这些电路通常使用Maxim MAX8622 或凌力尔特公司的 LT3468 IC。这些 IC 是适应 BCM 操作的专用设备。

MAX8622反激式开关稳压器快速有效地为高压闪光电容器充电。它非常适用于使用2芯碱性/镍氢电池或单芯锂电池的数码相机、胶卷相机、手机相机和智能手机相机。内部，低导通电阻n沟道MOSFET通过降低开关功率损耗提高效率。一个电流有限，连续模式，变压器切换方案快速充电的输出电容器。逐周期峰值电流限制方案没有浪涌电流。电流限制可编程控制电池的最大负载。一个额外的输入电压监控回路通过降低电池电量来延长电池寿命。这也允许在典型条件下为更快的充电速度设置电流限制，而不是由电池最坏放电状态决定的水平。漏极开路完成输出指示闪光灯电容器何时完全充电。MAX8622每11秒自动刷新一次输出，有效地保持电容器的充电水平，同时减少电池消耗。MAX8622通过使用外部电阻分压器监控输出电压，提供高充电精度。在变压器二次侧直接感应可防止输出电容器通过反馈电阻放电，同时仍提供直接输出感应，以获得最佳电压精度，而不依赖变压器匝数比。MAX8622采用3mm x 3mm 10引脚TDFN封装。

但是，我们可以在没有这些专用部件的情况下实现反激式 BCM 操作。制造商在反激式转换器的变频版本中实施 BCM，这是一种准谐振 ZVS(零电压开关)转换器，通常用于 TV SMPS(开关模式电源)。例如，我们可以使用STMicroelectronics的准谐振开关电源控制器 L6565 构建一个在 BCM 中工作的反激式电容器充电器。这样做消除了对电容器充电器使用专用芯片的需要。

使用 ST L6565 的充电器的功率级。它使用 T 1上的第二个初级绕组来实现 BCM，该绕组 为 L6565 的 ZCD 引脚上的变压器感应输入供电。该绕组的电压是功率 MOSFET Q 1的漏源电压的按比例缩小的复制品。当电路中断次级电流时——表明 T 1完全去磁——它检测到第一个振铃谷的最小值，L6565 开启 MOSFET。这个动作消除了空闲和零相位时间间隔，从而建立了 BCM。零相位时间间隔的消除大大减少了存储电容器的充电时间。

在充电序列开始时，由于电容值较大，输出电压较低。次级电流缓慢下降。初级侧的反射电压太低，无法触发 L6565 的 ZCD 引脚。因此，L6565 的初始启动定时器在充电开始时将开关频率设置为 2.5 kHz。由于变压器铁芯的退磁，存储电容器两端的输出电压增加到开关频率可变的点。一旦次级电流(通道 2)变为 0A，功率 MOSFET 就会开启，并且漏源电压降低(通道 1)。此时，初级电流再次增加(通道 4)。在输出电压接近满充电时，开关频率约为 100 kHz。

MOSFET STP4N150 的原型电容充电器的评估测量值。使用过渡模式 PFC 控制器 L6562 的低功率 PFC(功率因数校正)级提供 380V dc 的输入总线电压。这种配置不仅确保了充电器功率级的直流电压总线，而且还确保了充电阶段的高功率因数。