2024年3月11日发(作者：定升)
第ｌ３卷第２５期２０１３年９月
科学技术与工程
Ｖｏ１．１３ Ｎｏ．２５ Ｓｅｐ．２０１３
１６７１—１８１５（２０１３）２５—７５３３—０５
Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
⑥２０１３ Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈ．Ｅｎｇｒｇ．
基于ＩＲＳ２５００Ｓ的反激式功放电源的研究
江欣怡 史延东
（西北工业大学自动化学院，西安７１００７２）
摘要针对传统开关电源运用于功放场合的缺陷，设计了一种基于ＩＲＳ２５００Ｓ芯片的ＡＰＦＣ（有源功率因数校正）单端反激
式变换电路。运用单周期控制技术，采用弱反馈方式，来适应功放电源的指标要求，最后给出１００ Ｗ样机的实验波形及性能
分析。实验结果表明，该功放电源具有效率高、输出纹波小、瞬时功率大、功率因数高等特点。此外，相比于传统电源，该电源
的大动态负载输出更加稳定，更适于功放电源的运用场合。
关键词ＩＲＳ２５００Ｓ 单周期控制 单端反激武 功放电源
中图法分类号ＴＮ８６； 文献标志码Ａ
开关电源虽然有许多无可比拟的优点，但在功
率放大器中的应用却不尽人意。其原因主要包
括…：可靠性欠佳，价格偏高；开关电源的纹波干扰
和反应速度对音质也有影响。因为开关电源工作
在矩形脉冲状态，其谐波分量频谱极宽，要消除空
１ ＩＲＳ２５００Ｓ芯片简介
１．１ ＩＲＳ２５００Ｓ管脚特点
ＩＲＳ２５００Ｓ 是ＩｘＰＦＣ功率因数校正控制ＩＣ，适
合开关模式电源（ＳＭＰＳ）、ＬＥＤ驱动器、荧光及ＨＩＤ
电子整流器等应用。该控制器可在采用临界传导
模式的升压型功率因数校正或反激式配置中操作；
最少导通时间非常短，从而为通用输入操作提供很
大的功率因数校正输入范围。器件具有一个总谐
间电磁场辐射和输出电路中残余纹波比较困难。
另外，无论脉冲频率调宽系统还是脉冲频率调制，
都需要经过脉冲变压器磁能，电能的相互转换，才
能实现稳压作用。因此传统开关电源对音响供电
时，削顶失真产生的波形畸变必然会影响功率放大
器的性能。
波失真优化电路，可以降低线电流谐波；此外，还具
备高噪音免疫能力，有助于简化设计和降低系统成
本。ＩＲＳ２５００Ｓ采用ＳＯ一８封装，具备以下功能特点：
小于５０ Ａ的微功率启动电流、２．５ ｍＡ静态电流，
以及静态与动态过压保护和过流保护等。图１是８
引脚ＩＲＳ２５００Ｓ内部结构图。
现采用一种基于ＩＲＳ２５００Ｓ芯片的ＡＰＦＣ单端
反激式变换电路。ＩＲＳ２５００Ｓ芯片运用单周期控制
技术，将输入信号变换成ＰＷＭ脉冲信号，然后用
ＰＷＭ脉冲信号去控制大功率开关器件通／断，利用
极高频率的转换开关电路来放大音频信号，属于Ｄ
类功放电源的范畴。ＩＲＳ２５００Ｓ本身是ＰＦＣ芯片，通
过弱反馈的反馈方式，将其应用于反激电路中，来
适应功放电源的要求。
２０１３年４月２４日收到
第一作者简介：江欣怡（１９８９一），女，江苏常州人，西北工业大学硕
士研究生，研究方向：电力电子与电力传动。Ｅ．ｍａｉｌ：１２４０２４８７２８
＠ｑｑ．ｃｏｒｎ。
通信作者简介：史延东（１９６１一），男，陕西西安人，西北工业大学
研究生导师，副教授。研究方向：电力电子与电力传动，模式识别技
术，开关电源设计等。
图１ ８引脚ＩＲＳ２５００Ｓ内部结构图
如图，ＯＣ管脚是电流误差放大器的输人端，作
７５３４ 科学技术与工程 １３卷
为开关管电流检测端兼有过流保护功能；ＶＢＵＳ管
脚通过电阻分压器将ＤＣ母线电压信号输入此管
脚，在芯片内部则是输出采样电压误差放大器的输
入端；ＣＯＭＰ管脚联结到输出采样电压误差放大器
输出端和积分器的输入端，通过ＲＣ设定反馈环速
度，决定ＭＯＳＦＥＴ开通时间，起着ＰＩ调节器的作用，
影响着输出的响应速度和稳定；ＶＤＣ管脚为Ｏｎ
ｔｉｍｅ Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ模块提供相位信息；ＺＸ管脚通过复
线绕组，测定电感电流降为０的时间；ＣＯＭ管脚端
是芯片的物理接地端；ＶＣＣ管脚供给电压输入端，
给芯片工作提供电能；ＯＵＴ管脚为开关管提供低端
门极驱动输出信号。
１．２单周期控制技术（ＯＣＣ）
美国的Ｋ．Ｓｍｅｄｌｅｙ教授开发了一种新的控制技
术，被称作单周期控制技术 （ＯＣＣ）。该技术采用
可复位积分器，利用单周期系统在每个开关周期内
控制开关管的占空比。
ＩＲＳ２５００Ｓ芯片采用单周期控制的控制策略，校
正电流波形（以保证高功率因数）所需要的信息全
部来自ＤＣ母线电压和回路电流。图２为典型单周
期控制的ＢｏｏｓｔＰＦＣ电路，输出电压反馈信号经过ＰＩ
调节器，通过可复位积分器，形成上升斜率不同的
锯齿波，与电感电流采样信号比较，最后输出脉宽
可调的ＰＷＭ波，快速调节单开关周期的开通时间。
其中，电压反馈信号决定ＰＷＭ波占空比的基值，电
流反馈信号对基值进行细调，保证输入电流畸变时
的修正，从而降低输入电流的总谐波失真度
（ＴＨＤ）。
图２典型单周期控制ＢｏｏｓｔＰＦＣ电路
ＰＦＣ控制策略的最终目的是实现输入电流与输
入电压同相位并且幅值成比例，即
ｖｉＮ＝／ＩＮＲＩＮ （１）
式（１）中，Ｒ 表示等效输入阻抗，根据Ｂｏｏｓｔ型变换
电路特性：
ＶｌＮ＝ＶｏｕＴ（１～Ｄ） （２）
合并式（１）、式（２）
，ＩＮ： （３）
ｎＩＮ
令 表示输入采样电压值，等式（３）两边同乘输入
电流采样电阻 ：
／ＩＮＲ ： ：Ｖｓ（１一Ｄ） （４）
ｔｉＮ
若输出电容足够大， 在一个周期内可认为是恒定
的，对上式两边同时积分得
１ ｒ
，ＩＮ ｓ＝ 一专Ｉ ＤＶｓ（ｔ）ｄｔ （５）
从而构造ＯＣＣ控制方程表达式得
１ ｒＤＴ
一
， ＮＲ ＝ Ｉ （ｔ）ｄｔ （６）
式（６）中， 表示一个开关周期，通过式（６）的比较
电路即可确定占空比Ｄ。
２单端反激功放电源的设计
图３为以ＩＲＳ２５００Ｓ为核心的单端反激式功放
电源，其基本工作原理是：输入交流电（８５ＶＡＣ一
２６０ＶＡＣ）通过ＥＭＣ模块，经由整流模块后得到直流
电，再通过开关管Ｑ 的开关变换为高频交流电。当
开关管Ｑ 开通时，变压器原边电感储能；当开关管
Ｑ。关断时，将存储的能量传输到变压器的副边。开
关管Ｑ 高频率开通关断，使输出端充电到给定电压
值，从而实现了单端反激变换电路变压、能量储存
及传递的功能。最后经全波整流及滤波后输出。
ＥＭＣ模块中，ＣＸ 、ＣＸ２、ＣＸ。是滤波电容，主
要用于抑制差模干扰信号；Ｌ 、Ｌ 为共模扼流圈，
其主要作用是滤除信号线上的共模电磁干扰，同时
避免抑制电磁干扰影响电源的其它器件；Ｚ 、Ｄ。构
成缓冲电路，吸收开关管Ｑ 关断瞬间过高的电压尖
峰，避免器件因太大的开关应力而损坏；此外，整流
桥后的滤波电容以及输出滤波电容采用多个小电
容并联的方式，可以减小寄生电感及等效串联电阻
的影响，减小输出纹波。
２５期 江欣怡，等：基于ＩＲＳ２５００Ｓ的反激式功放电源的研究
Ｄ３
１
ＬＰＦＣ
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ＰＧＮＤ
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ｊ ： ｛口 ！Ｑ ： 蕊 ｉ Ｉ ｌ。
图３单端反激式功放电源电路图
ＩＲＳ２５００Ｓ工作特点：开关管Ｑ 的开通时间由 形成对功放大动态瞬问输出供电电力不足的矛盾。
反馈误差放大器及输入电压共同决定，Ｒ ，Ｃ 以及
ＩＣ内部的ＯＰ组成反馈误差放大器，而输入电压通
３仿真及实验结果分析
３．１仿真验证及结果分析
过 ，Ｒ 分压后直接控制Ｉｃ内部振荡环节电流源
电流大小，进而影响开通时间；开关管Ｑ 的关断时
间由原边电感电流决定，Ｒ ，Ｇ６，ｚ 共同构成电感
电流采样电路，Ｑ 关断后，原边电感电流逐渐下降，
当电流下降为零时，开通Ｑ 进入下一个开关周期。
从而，开关管实现了零电流开通。
采用内嵌Ｐｓｐｉｃｅ模型的ＯＲＣＡＤ仿真软件对
ＥＭＣ模块后的单端反激转换电路进行仿真验证，仿
真电路如图４所示。
３．２实物试验及结果
实验硬件电路实物图如图５，实验波形结果分
别如图６～图８所示：其中，图６为输出电压波形；
图７为ＭＯＳ管脉冲波形和ＭＯＳ管两端电压波形；
图８为输出纹波及噪声波形。
另外，还进行了传统电源与设计功放电源的比
较实验：测试不同电源输出功率在５０ ｗ和２００ Ｗ
切换时，输出电压的变化；图９和图１０分别为传统
电源和设计电源的实际输出波形。
特别地，为了适应功放的特性，负反馈回路摒
弃了传统开关电源直接从输出端反馈的方式，而是
在变压器副边添加绕组做为反馈。电压反馈环通
过不断监控ＤＣ母线电压输出，调整开关管Ｑ 开通
时间：若母线电压过高，开通时间降低；母线电压过
低，开通时间增加。因此，只有当输入电压变化时，
反馈电路才会调节开关的占空比；负反馈电压环使
平均电感电流平稳跟随低频输入母线电压，以得到
高功率因数和低ＴＨＤ，实现输出电压的稳定输出，
即保证了较高的电压调整率。但是当出现大动态
负载时，瞬间的大电流由输出滤波电容提供，并不
调节开关的占空比，消除了传统大环路反馈因稳压
需要调整开关脉宽而造成开关转换速率突降，从而
４结论
实验证明，该功放电源，输出纹波１６ ｍＶＰＰ，噪
声１８０ ｍＶＰＰ，瞬时输出功率可达２５０ Ｗ，校正后的
功率因数可达到０．９７。此外，软开通的特性使得该
功放电源发热小，效率可达到８８％以上。
２５期 江欣怡，等：基于ＩＲＳ２５００Ｓ的反激式功放电源的研究 ７５３７
Ｓａｖｅ
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抟 １０Ｖ 掰１ ｓ ＲＯＬＬ 鞣ＣＨ１ ＥＤＧＥ ｊＤＣ
＃ ：５ Ｖ 臻＜２０Ｈｚ 荫
一
１ＯＶ Ｏ＜２０Ｈｚ 秘
图９传统电源功率切换时输出波形
图１０设计功放电源功率切换时输出波形
（１）：３２
参考文献
３ 张善纯．一种新型单周期控制技术的设计与分析．电子测量技
１周虎．开关功放电源的研究．成都：西南交通大学，２００７
术，２００９；３２（３）：ｌ２—１５
２ ＩＲＳ２５００Ｓ：“ＰＦｃ功率因数校正控制Ｉｃ．世界电子元器件，２０１２
Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ａ Ｆｌｙｂａｃｋ Ｐｏｗｅｒ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ＩＲＳ２５００ Ｓ
ＪＩＡＮＧ Ｘｉｎ－ｙｉ，ＳＨＩ Ｙａｎ－ｄｏｎｇ
（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ，Ｎｏｒｔｈｗｅｓｔｅｒｎ Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ’ａｎ ７ １００７２，Ｐ．Ｒ．Ｃｈｉｎａ）
［Ａｂｓｔｒａｃｔ］ Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｄｒａｗｂａｃｋ ｏｆ ｔｈｅ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ｕｓｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｐｏｗｅｒ ａｍｐｌｉｉｆｅｒ，ａ
ｓｉｎｇｌｅ．ｅｎｄｅｄ ｆｌｙｂａｃｋ（ＡＰＦＣ）ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ ｃｉｒｃｕｉｔ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＩＲＳ２５００Ｓ ｃｈｉｐ ｉｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ｔｈｅ ＯＣＣ ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
ａｎｄ ｔｈｅ ｗｅａｋ ｆｅｅｄｂａｃｋ ａｒｅ ｕｓｅｄ ｔｏ ｍｅｅｔ ｔｈｅ ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ｐｏｗｅｒ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ
ｗａｖｅｆｏｒｍｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｉ ＯＯＷ ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ａｎｄ ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｉｔｓ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ａｒｅ ｇｉｖｅｎ．Ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ
ｔｈａｔ ｔｈｅ ｐｏｗｅｒ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ ｈａｓ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｏｆ ｈｉｇｈ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ，ｓｍａｌｌ ｒｉｐｐｌｅ，ｇｒｅａｔ ｉｎｓｔａｎｔａｎｅｏｕｓ ｐｏｗｅｒ，ｈｉｇｈ ｐｏｗｅｒ ｆａｃ—
ｔｏｒ ａｎｄ ＳＯ ｏｎ．Ｉｎ ａｄｄｉｔｉｏｎ，ｗｈｅｎ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ，ｔｈｅ ｌａｒｇｅ ｄｙｎａｍｉｃ ｌｏａｄ ｏｕｔｐｕｔ ｏｆ ｔｈｅ
ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ｉｓ ｍｏｒｅ ｓｔａｂｌｅ ｔｈａｎ ｔｈｅ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｏｎｅ，ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｍｏｒｅ ｓｕｉｔａｂｌｅ ｆｏｒ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｔｈｅ ｐｏｗｅｒ
ａｍｐｌｉｉｆｅｒ．
［Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ］ ＩＲＳ２５００Ｓ ＯＣＣ ｓｉｎｇｌｅ—ｅｎｄｅｄ ｆｉｙｂａｃｋ ｐｏｗｅｒ ａｍｐｌｉｉｆｅｒ
2024年3月11日发(作者：定升)
第ｌ３卷第２５期２０１３年９月
科学技术与工程
Ｖｏ１．１３ Ｎｏ．２５ Ｓｅｐ．２０１３
１６７１—１８１５（２０１３）２５—７５３３—０５
Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
⑥２０１３ Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈ．Ｅｎｇｒｇ．
基于ＩＲＳ２５００Ｓ的反激式功放电源的研究
江欣怡 史延东
（西北工业大学自动化学院，西安７１００７２）
摘要针对传统开关电源运用于功放场合的缺陷，设计了一种基于ＩＲＳ２５００Ｓ芯片的ＡＰＦＣ（有源功率因数校正）单端反激
式变换电路。运用单周期控制技术，采用弱反馈方式，来适应功放电源的指标要求，最后给出１００ Ｗ样机的实验波形及性能
分析。实验结果表明，该功放电源具有效率高、输出纹波小、瞬时功率大、功率因数高等特点。此外，相比于传统电源，该电源
的大动态负载输出更加稳定，更适于功放电源的运用场合。
关键词ＩＲＳ２５００Ｓ 单周期控制 单端反激武 功放电源
中图法分类号ＴＮ８６； 文献标志码Ａ
开关电源虽然有许多无可比拟的优点，但在功
率放大器中的应用却不尽人意。其原因主要包
括…：可靠性欠佳，价格偏高；开关电源的纹波干扰
和反应速度对音质也有影响。因为开关电源工作
在矩形脉冲状态，其谐波分量频谱极宽，要消除空
１ ＩＲＳ２５００Ｓ芯片简介
１．１ ＩＲＳ２５００Ｓ管脚特点
ＩＲＳ２５００Ｓ 是ＩｘＰＦＣ功率因数校正控制ＩＣ，适
合开关模式电源（ＳＭＰＳ）、ＬＥＤ驱动器、荧光及ＨＩＤ
电子整流器等应用。该控制器可在采用临界传导
模式的升压型功率因数校正或反激式配置中操作；
最少导通时间非常短，从而为通用输入操作提供很
大的功率因数校正输入范围。器件具有一个总谐
间电磁场辐射和输出电路中残余纹波比较困难。
另外，无论脉冲频率调宽系统还是脉冲频率调制，
都需要经过脉冲变压器磁能，电能的相互转换，才
能实现稳压作用。因此传统开关电源对音响供电
时，削顶失真产生的波形畸变必然会影响功率放大
器的性能。
波失真优化电路，可以降低线电流谐波；此外，还具
备高噪音免疫能力，有助于简化设计和降低系统成
本。ＩＲＳ２５００Ｓ采用ＳＯ一８封装，具备以下功能特点：
小于５０ Ａ的微功率启动电流、２．５ ｍＡ静态电流，
以及静态与动态过压保护和过流保护等。图１是８
引脚ＩＲＳ２５００Ｓ内部结构图。
现采用一种基于ＩＲＳ２５００Ｓ芯片的ＡＰＦＣ单端
反激式变换电路。ＩＲＳ２５００Ｓ芯片运用单周期控制
技术，将输入信号变换成ＰＷＭ脉冲信号，然后用
ＰＷＭ脉冲信号去控制大功率开关器件通／断，利用
极高频率的转换开关电路来放大音频信号，属于Ｄ
类功放电源的范畴。ＩＲＳ２５００Ｓ本身是ＰＦＣ芯片，通
过弱反馈的反馈方式，将其应用于反激电路中，来
适应功放电源的要求。
２０１３年４月２４日收到
第一作者简介：江欣怡（１９８９一），女，江苏常州人，西北工业大学硕
士研究生，研究方向：电力电子与电力传动。Ｅ．ｍａｉｌ：１２４０２４８７２８
＠ｑｑ．ｃｏｒｎ。
通信作者简介：史延东（１９６１一），男，陕西西安人，西北工业大学
研究生导师，副教授。研究方向：电力电子与电力传动，模式识别技
术，开关电源设计等。
图１ ８引脚ＩＲＳ２５００Ｓ内部结构图
如图，ＯＣ管脚是电流误差放大器的输人端，作
７５３４ 科学技术与工程 １３卷
为开关管电流检测端兼有过流保护功能；ＶＢＵＳ管
脚通过电阻分压器将ＤＣ母线电压信号输入此管
脚，在芯片内部则是输出采样电压误差放大器的输
入端；ＣＯＭＰ管脚联结到输出采样电压误差放大器
输出端和积分器的输入端，通过ＲＣ设定反馈环速
度，决定ＭＯＳＦＥＴ开通时间，起着ＰＩ调节器的作用，
影响着输出的响应速度和稳定；ＶＤＣ管脚为Ｏｎ
ｔｉｍｅ Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ模块提供相位信息；ＺＸ管脚通过复
线绕组，测定电感电流降为０的时间；ＣＯＭ管脚端
是芯片的物理接地端；ＶＣＣ管脚供给电压输入端，
给芯片工作提供电能；ＯＵＴ管脚为开关管提供低端
门极驱动输出信号。
１．２单周期控制技术（ＯＣＣ）
美国的Ｋ．Ｓｍｅｄｌｅｙ教授开发了一种新的控制技
术，被称作单周期控制技术 （ＯＣＣ）。该技术采用
可复位积分器，利用单周期系统在每个开关周期内
控制开关管的占空比。
ＩＲＳ２５００Ｓ芯片采用单周期控制的控制策略，校
正电流波形（以保证高功率因数）所需要的信息全
部来自ＤＣ母线电压和回路电流。图２为典型单周
期控制的ＢｏｏｓｔＰＦＣ电路，输出电压反馈信号经过ＰＩ
调节器，通过可复位积分器，形成上升斜率不同的
锯齿波，与电感电流采样信号比较，最后输出脉宽
可调的ＰＷＭ波，快速调节单开关周期的开通时间。
其中，电压反馈信号决定ＰＷＭ波占空比的基值，电
流反馈信号对基值进行细调，保证输入电流畸变时
的修正，从而降低输入电流的总谐波失真度
（ＴＨＤ）。
图２典型单周期控制ＢｏｏｓｔＰＦＣ电路
ＰＦＣ控制策略的最终目的是实现输入电流与输
入电压同相位并且幅值成比例，即
ｖｉＮ＝／ＩＮＲＩＮ （１）
式（１）中，Ｒ 表示等效输入阻抗，根据Ｂｏｏｓｔ型变换
电路特性：
ＶｌＮ＝ＶｏｕＴ（１～Ｄ） （２）
合并式（１）、式（２）
，ＩＮ： （３）
ｎＩＮ
令 表示输入采样电压值，等式（３）两边同乘输入
电流采样电阻 ：
／ＩＮＲ ： ：Ｖｓ（１一Ｄ） （４）
ｔｉＮ
若输出电容足够大， 在一个周期内可认为是恒定
的，对上式两边同时积分得
１ ｒ
，ＩＮ ｓ＝ 一专Ｉ ＤＶｓ（ｔ）ｄｔ （５）
从而构造ＯＣＣ控制方程表达式得
１ ｒＤＴ
一
， ＮＲ ＝ Ｉ （ｔ）ｄｔ （６）
式（６）中， 表示一个开关周期，通过式（６）的比较
电路即可确定占空比Ｄ。
２单端反激功放电源的设计
图３为以ＩＲＳ２５００Ｓ为核心的单端反激式功放
电源，其基本工作原理是：输入交流电（８５ＶＡＣ一
２６０ＶＡＣ）通过ＥＭＣ模块，经由整流模块后得到直流
电，再通过开关管Ｑ 的开关变换为高频交流电。当
开关管Ｑ 开通时，变压器原边电感储能；当开关管
Ｑ。关断时，将存储的能量传输到变压器的副边。开
关管Ｑ 高频率开通关断，使输出端充电到给定电压
值，从而实现了单端反激变换电路变压、能量储存
及传递的功能。最后经全波整流及滤波后输出。
ＥＭＣ模块中，ＣＸ 、ＣＸ２、ＣＸ。是滤波电容，主
要用于抑制差模干扰信号；Ｌ 、Ｌ 为共模扼流圈，
其主要作用是滤除信号线上的共模电磁干扰，同时
避免抑制电磁干扰影响电源的其它器件；Ｚ 、Ｄ。构
成缓冲电路，吸收开关管Ｑ 关断瞬间过高的电压尖
峰，避免器件因太大的开关应力而损坏；此外，整流
桥后的滤波电容以及输出滤波电容采用多个小电
容并联的方式，可以减小寄生电感及等效串联电阻
的影响，减小输出纹波。
２５期 江欣怡，等：基于ＩＲＳ２５００Ｓ的反激式功放电源的研究
Ｄ３
１
ＬＰＦＣ
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ＰＧＮＤ
ｊ ｝ 一 Ｔ 种
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图３单端反激式功放电源电路图
ＩＲＳ２５００Ｓ工作特点：开关管Ｑ 的开通时间由 形成对功放大动态瞬问输出供电电力不足的矛盾。
反馈误差放大器及输入电压共同决定，Ｒ ，Ｃ 以及
ＩＣ内部的ＯＰ组成反馈误差放大器，而输入电压通
３仿真及实验结果分析
３．１仿真验证及结果分析
过 ，Ｒ 分压后直接控制Ｉｃ内部振荡环节电流源
电流大小，进而影响开通时间；开关管Ｑ 的关断时
间由原边电感电流决定，Ｒ ，Ｇ６，ｚ 共同构成电感
电流采样电路，Ｑ 关断后，原边电感电流逐渐下降，
当电流下降为零时，开通Ｑ 进入下一个开关周期。
从而，开关管实现了零电流开通。
采用内嵌Ｐｓｐｉｃｅ模型的ＯＲＣＡＤ仿真软件对
ＥＭＣ模块后的单端反激转换电路进行仿真验证，仿
真电路如图４所示。
３．２实物试验及结果
实验硬件电路实物图如图５，实验波形结果分
别如图６～图８所示：其中，图６为输出电压波形；
图７为ＭＯＳ管脉冲波形和ＭＯＳ管两端电压波形；
图８为输出纹波及噪声波形。
另外，还进行了传统电源与设计功放电源的比
较实验：测试不同电源输出功率在５０ ｗ和２００ Ｗ
切换时，输出电压的变化；图９和图１０分别为传统
电源和设计电源的实际输出波形。
特别地，为了适应功放的特性，负反馈回路摒
弃了传统开关电源直接从输出端反馈的方式，而是
在变压器副边添加绕组做为反馈。电压反馈环通
过不断监控ＤＣ母线电压输出，调整开关管Ｑ 开通
时间：若母线电压过高，开通时间降低；母线电压过
低，开通时间增加。因此，只有当输入电压变化时，
反馈电路才会调节开关的占空比；负反馈电压环使
平均电感电流平稳跟随低频输入母线电压，以得到
高功率因数和低ＴＨＤ，实现输出电压的稳定输出，
即保证了较高的电压调整率。但是当出现大动态
负载时，瞬间的大电流由输出滤波电容提供，并不
调节开关的占空比，消除了传统大环路反馈因稳压
需要调整开关脉宽而造成开关转换速率突降，从而
４结论
实验证明，该功放电源，输出纹波１６ ｍＶＰＰ，噪
声１８０ ｍＶＰＰ，瞬时输出功率可达２５０ Ｗ，校正后的
功率因数可达到０．９７。此外，软开通的特性使得该
功放电源发热小，效率可达到８８％以上。
２５期 江欣怡，等：基于ＩＲＳ２５００Ｓ的反激式功放电源的研究 ７５３７
Ｓａｖｅ
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抟 １０Ｖ 掰１ ｓ ＲＯＬＬ 鞣ＣＨ１ ＥＤＧＥ ｊＤＣ
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图９传统电源功率切换时输出波形
图１０设计功放电源功率切换时输出波形
（１）：３２
参考文献
３ 张善纯．一种新型单周期控制技术的设计与分析．电子测量技
１周虎．开关功放电源的研究．成都：西南交通大学，２００７
术，２００９；３２（３）：ｌ２—１５
２ ＩＲＳ２５００Ｓ：“ＰＦｃ功率因数校正控制Ｉｃ．世界电子元器件，２０１２
Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ａ Ｆｌｙｂａｃｋ Ｐｏｗｅｒ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ＩＲＳ２５００ Ｓ
ＪＩＡＮＧ Ｘｉｎ－ｙｉ，ＳＨＩ Ｙａｎ－ｄｏｎｇ
（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ，Ｎｏｒｔｈｗｅｓｔｅｒｎ Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ’ａｎ ７ １００７２，Ｐ．Ｒ．Ｃｈｉｎａ）
［Ａｂｓｔｒａｃｔ］ Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｄｒａｗｂａｃｋ ｏｆ ｔｈｅ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ｕｓｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｐｏｗｅｒ ａｍｐｌｉｉｆｅｒ，ａ
ｓｉｎｇｌｅ．ｅｎｄｅｄ ｆｌｙｂａｃｋ（ＡＰＦＣ）ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ ｃｉｒｃｕｉｔ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＩＲＳ２５００Ｓ ｃｈｉｐ ｉｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ｔｈｅ ＯＣＣ ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
ａｎｄ ｔｈｅ ｗｅａｋ ｆｅｅｄｂａｃｋ ａｒｅ ｕｓｅｄ ｔｏ ｍｅｅｔ ｔｈｅ ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ｐｏｗｅｒ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ
ｗａｖｅｆｏｒｍｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｉ ＯＯＷ ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ａｎｄ ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｉｔｓ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ａｒｅ ｇｉｖｅｎ．Ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ
ｔｈａｔ ｔｈｅ ｐｏｗｅｒ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ ｈａｓ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｏｆ ｈｉｇｈ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ，ｓｍａｌｌ ｒｉｐｐｌｅ，ｇｒｅａｔ ｉｎｓｔａｎｔａｎｅｏｕｓ ｐｏｗｅｒ，ｈｉｇｈ ｐｏｗｅｒ ｆａｃ—
ｔｏｒ ａｎｄ ＳＯ ｏｎ．Ｉｎ ａｄｄｉｔｉｏｎ，ｗｈｅｎ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ，ｔｈｅ ｌａｒｇｅ ｄｙｎａｍｉｃ ｌｏａｄ ｏｕｔｐｕｔ ｏｆ ｔｈｅ
ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ｉｓ ｍｏｒｅ ｓｔａｂｌｅ ｔｈａｎ ｔｈｅ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｏｎｅ，ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｍｏｒｅ ｓｕｉｔａｂｌｅ ｆｏｒ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｔｈｅ ｐｏｗｅｒ
ａｍｐｌｉｉｆｅｒ．
［Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ］ ＩＲＳ２５００Ｓ ＯＣＣ ｓｉｎｇｌｅ—ｅｎｄｅｄ ｆｉｙｂａｃｋ ｐｏｗｅｒ ａｍｐｌｉｉｆｅｒ