上式说明,当变压器匝比愈小时,对于一定的输入电压和输出电压的变换器,开关管电压应力VDS愈小。所以,有源钳位正激变换器一个显著优点是可以降低开关管电压应力,从而可选用额定电压较低、通态电阻较小的功率开关管。另外,当变压器变比n确定后,开关管电压应力仅与占空比有关,如图3所示。显然,当占空比为0.5时,开关管承受最小的电压应力。当输入电压变化时,如果将占空比设计运行在以0.5为中心的对称范围内,则可使开关管承受的电压应力基本保持恒定。
图3 开关管电压应力与占空比的关系曲线
3.2 增加励磁电流实现零电压软开关工作条件
从开关Sa断开到电压Vds1谐振至零的过程,即工作区间[t4~t5]和[t5~t0′]。要实现主开关S零电压软开通,其导通驱动延迟时间必须大于以上两区间之和。
[t4~t5]期间等效电路如图4所示。相应的电路微分方程是:
Vin=LmCds+Vds1(4)
=
(5)
=VDS(6)
图4 [t4~t5]期间的等效电路
微分方程的解为:
Vds1=cos(ωt+φ)+Vin(7)
im=-sin(ωt+φ)(8)
式中:0≤t≤t5-t4。
Imp=(9)
φ=arctan(10)
Cds=Cds1+Cds2(11)
ω=(12)
t5时刻,即当
t=t5-t4=ta=(13)
Vds1=Vin
im=-Im(max)=-
设K=ωTs=(14)
Im(max)=Imp=
(15)
[t5~t0′]期间等效电路如图5所示。相应的电路微分方程是:
Vin=LmCds+Vds1(16)
=
(Io*-Im(max))(17)
=Vin(18)
图5 [t5~t0′]期间的等效电路
微分方程的解为:
Vds1=sinωt+Vin(19)
im=-(Im(max)-Io*)cosωt-Io*(20)
式中:0≤t≤t0′-t5;
Io*=为变换器输出电流折算到变压器原边的值,并且忽略了输出电感的电流纹波。
显而易见,主开关零电压开通的必要条件是:
(Im(max)-Io*)≥CdsωVin(21)
实际上,上述条件即是,变压器励磁电感储存的电流除支持负载电流外,剩余能量能使电容Cds1上电压谐振到零。V
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