vAB(t)=Vs-t(5)
式中:Io为输出电流;
Ceq=C1+C3。
变压器的次级电压vsec以相同的速率下降,直到t4时刻其值与Ch上的电压值相等为止。
5)开关模态5[t4,t5] 当vsec下降到VH时,二极管Dd导通,vsec被箝位在Ch的电压值。变压器的原边电压vAB还以与先前同样的速率下降到零,而vsec则缓慢地下降。在该模态下,因为与原边电压相比,vsec的下降非常缓慢,因此可以把vsec看作常数。变压器次级电压反射到初级上的电压值和初级电压值之差加在了谐振电感Lr上,变压器原边电流和电压分别按式(6)及式(7)规律下降。
ip(t)=cos(ωbt)(6)
vAB(t)=nVH-sin(ωbt)(7)
式中:ωb=。
到t5时刻,C3上的电量被完全释放,C3电压下降到零,同时开关管S3零电压导通。原边电压vAB也下降到零。
6)开关模态6[t5,t6] 该模态下,变压器次级电压反射到初级上的电压加到了变压器的漏感上,原边电流以更快的速率下降到零。
图4 Ch不同最大电压值VH对应的ZVS范围
ip(t)=cos(ωbtm5)-
sin(ωct)(8)
式中:ωc=;
tm5=t5-t4;
Zc=。
变压器次级电压按式(9)规律下降。
vsec(t)=VHcos(ωct)(9)
7)开关模态7[t6,t7] 原边电流复位,整流二极管关断。电容Ch通过Dd放电,向负载提供电流。变压器次级电压按式(10)规律下降到零。
vsec(t)=VHcos(ωctm6)-t(10)
式中:tm6=t6-t5。
8)开关模态8[t7,t8] Ch完全放电,输出感应电流通过续流二极管Df续流。在t8时刻,开关管S4的驱动脉冲下降为零,S4零电流关断。
1.2 变换器在轻载条件下工作
假定变换器工作在轻载条件下,随着负载电流的降低,Ch在模态7时不能完全放电,其上电流在t10时刻以前连续地提供给负载,其电压的最大值与最小值之间的差值可通过对自身的放电电流积分来获得,如式(11)所示。
=
ICh(t)dt≌
(1-D)
(11)
式中:Ts为开关周期。
由式(11)可以看出,在带轻载的条件下,式(3)所表示的Ch上的电流产生如下变化。
iCh(t)=-()
sin(ωct)
≌-(1-D)sin(ωct)(12)
从式(12)可以看出,环路电流对吸持电容的充放电随着负载电流的降低而降低,也就是说电流环可根据负载的情况自动进行调整。
2 电路设计
2.1 超前臂的ZVS条件
为了实现超前臂的ZVS,开关电压应当在死区时间内下降到零,即:
tdead>tm4+tm5(13)
式中:
tm4=t4-t3=nCeq(14)
tm5=t5-t4=arcsin
=
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