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单端有源箝位D/D变换器

单端有源箝位D/D变换器

点击数:7126 次   录入时间:03-04 11:59:53   整理:http://www.55dianzi.com   电工文摘
或(18)

初级绕组磁化电流ILPm的波形为三角形,如图4(f)所示。由式(14)及(18)所示的负载电流波形分别示于图4(g)和图4(h),而合成的初级电流波形示于图4(i)。由于初级绕组电感量较大,在整个开关周期内,即使S2关断,ILP2基本上仍保持为恒定值。

如果没有输出电流,磁化电流的平均值为零。因此,当变压器空载时,初级电流为正负峰峰等幅的波形。而获得零电压谐振开关,该磁化电流的峰-峰幅值,必须大于两倍负载电流在初级绕组中所产生的电流。

这种串联功率变换拓扑的特点在于:在正激变换电路中,只用了一只磁性元件,该磁性元件起两个作用:一是作为电路中的电感器,二是作为隔离变压器。另外一种类似电路如图7所示。

  这种电路结构和工作情况,基本上和图3一样,Cp只有当S1导通时,才能并接到初级绕组。图7电路所产生的波形示于图8。其工作状态分别示于图9和图10。在图9中S2导通,使初级绕组中的电流增加,而输出电流完全由电容CS来提供。在图10中S1和S3导通,CP上的电压Ucp(是在S1及S3断开时,Cp连续充放电所形成的),加在变压器初级绕组上。

Gjs8.gif (7701 字节)

图8电路工作波形

图中iLpm的峰值为

Gjs9.gif (2803 字节)

图9S2导通电路状态

Gjs10.gif (3042 字节)

图10S1、S2导通电路状态

稳态时,初级电感上的电压在一个开关周期内平均值为零

UiDT+(-nUo)(1-D)T=0(19)

nUo(D-1)+UiD=0(20)(21)

其波形示于图8(b)。从式(9)和(21),可得(22)

Ics波形示于图8(c)。输出电流Io波形示于图8(d),而次级电流Is波形示于图8(e)。

在S2导通期间,磁化电流(23)

磁化电流的峰-峰值:(24)

同样,在S1和S3导通期间,磁化电流的峰-峰幅值为:(25)

式(25)的波形示于图8(f)。

式(7)所表示的电流反射到变压器初级侧,就导出式(14)。

在S2导通期间,由负载电流在初级侧所产生的电流,可由式(21)导出(27)整理后可得(28)

在整个开关周期内,S2导通期间由负载电流在初级侧所产生的电流等于输入电流Ii(29)或(30)

式(30)的波形示于图8(g)。

初级绕组磁化电流ILPm为三角波形,如图8(f)所示。合成的初级电流波形如图8(h)所示。

当输出电流为零时,就和正激变换器的情况一样,初级绕组中只有磁化电流,其平均值为零。图7电路和图3电路不同点是:图3电路在S2关断期间,初级绕组中无磁化电流,而在图7电路中,即使在S2关断期间,CP仍会提供一定的磁化电流。

4结语

图3电路由于采用开关管S1作为有源箝位/恢复器件,使该电路具有如下优点:

(1)为使变压器恢复,不需要附加恢复绕组,或附加有损耗的箝位器件。

(2)占空比比较高,允许输入电压范围宽,或采用较高的匝比。

(3)由于匝比较高,初级上的电流应力和次级侧上的电压应力可大大减轻。

(4)存贮在寄生元件中的能量被传输到谐振槽路元件上,并循环进行,结果使电路效率提高,噪声下降。

(5)由于开关电压被箝位到一个可控制的电平上,器件应力减小了,就可采用低额的开关器件。

(6)可实施零电压开关(ZVS),从而可工作在较高的频率上并获得较高的效率。

(7)在整个输入电压变化范围内,开关管上的电压应力相当恒定,这就为设计者提供了综合考虑的余地。而在其他单端式电路中,由于开关电压应力与输入电压成正比,不具有这个优点。

(8)由于采用了这种有源箝位技术,就有可能在次级侧采用同步开关改善变压器波形。

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