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一种有源箝位Flybak软开关电路设计

一种有源箝位Flybak软开关电路设计

点击数:7979 次   录入时间:03-04 11:46:02   整理:http://www.55dianzi.com   电工文摘
2.2    电感Lr的设定

    为了实现S1的ZVS,t5时刻储存在Lr内的能量足以令S1的输出结电容Cr1放电到零,同时使S2的输出结电容Cr2充电到最大。即

    LriLrmin2>=Cr1vds12+Cr2vds22(10)

则有

    Lr>=(11)

式中:vds=vds1=vds2≈Vin+NVo;

      Cr=Cr1+Cr2。

根据式(4)取定合适的谐振周期可以令

    iLrmin≈iLrmax=iLrmmax(12)

代入式(11)得

    Lr>=(13)

2.3    电容Cclamp的设定

    根据式(4)有

    π<<(1-D)T(14)

化解得    

    <<Cclamp(15)

在满足式(15)的前提下,取定合适的Cclamp令iLrmax=iLrmin。

2.4    死区时间的确定

    为了实现S1的ZVS,必须保证在t6到t7时间内,S1开始导通。否则Lr上电流反向,重新对Cr1充电,这样S1的ZVS条件就会丢失。因此,S2关断后、S1开通前的死区时间设定对S1的ZVS实现至关重要。合适的死区时间为电感Lr与S1及S2的输出结电容谐振周期的1/4,即

    tdead1=(16)

    严格地讲,开关管输出结电容是所受电压的函数,为方便起见,在此假设Cr1与Cr2恒定。

2.5    有效占空比Deff的计算

    有效占空比Deff比开关管S1的占空比D略小。

    Deff=D-ΔD(17)

    ΔDT≈2(18)

    ΔD≈(19)

代入式(17)得

    Deff=D-(20)

2.6    开关管电压应力计算

    ≈Vin+NVo+(21)

式(21)中第三项相对来说较小,故开关管的电压应力接近于Vin+NVo。

3    实验结果

    为了验证上述ZVS的实现方法,设计了一个实验电路,其规格及主要参数如下:

    输入电压Vin    48V;

    输出电压Vo    12V;

    输出电流Io    0~5A;

    工作频率f    100kHz;

    主开关S1及S2    IRF640;

    变压器激磁电感Lm    144μH;

    变压器原副边匝数比n=N    8/3;

    电感Lr    10μH;

    电容Cclamp    2μF。

    图4给出的是负载电流Io=2A时的实验波形。从图4(e)及图4(f)可以看到,S1和S2都实现了ZVS。图5给出了两种Flyback电路的效率曲线,可以看到,有源嵌位Flyback软开关电路有效地提升了变换器的效率。

(a)    流过开关管S1电流    (b)    流过开关管S1电流

(c)    流过开关管Lr电流    (d)    流过副边二极管D电流

(e)    开关管S1软开关波形

(f)    开关管S2软开关波形

图4    实验波形(Io=2A)

图5    效率曲线

4    结语

    有源嵌位Flyback软开关电路在实现主开关及辅助开关ZVS的同时,也实现了输出整流二极管的自然关断,因此,有效地减少了开关损耗,提高了变换器效率。另外,它也大大地降低了开关管的电压应力,这从实验波形中可以看得比较清楚。

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