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双晶体管正激有源钳位软开关电源的设计

作者:时间:2009-09-17来源:网络收藏
O 引言
现在世界资源短缺,各国政府及社会各界越来越要求节能降耗。中国政府也正秉持这一国际化趋势的理念在不断迈进,这一趋势在未来几年还会加速,这势必为响应这一国际趋势的科技型企业带来巨大的机遇。同时对技术薄弱的电源企业就是一个巨大的考验。在电源行业来讲,这几年大家一直致力于80PLUS的产品研发,时至今日,这项技术在大的企业已经得到普及。接下来的方向就是如何来达到85PLUS的要求。这对于一般的适配器或高电压直流输出的电源来讲没有什么问题,大家很容易就可以实现。但是对于一般的PC电源或服务器电源这种带多输出中低直流电压的电源来讲,要达到85PLUS就不这么容易了。电源目前常见的几种可以实现高效率的电路拓扑来讲,单钳位技术现在有很多厂商推广,但是目前使用情况还是不太普及,全桥零电压开关的技术也有人使用,也同样没有得到广泛普及。现今在大的电源使用上大家最常用的就是双正激,目前很多厂商从300W~1200W的范围都有使用,同时可以满足80PLUS的要求,但是目前要作到85PLUS就很难,不进行一些技术变更几乎不可能。基于目前的情况,本文介绍一种利用钳位技术在双正激上实现软开关的方法,并给出实际的案例及实验结果。

l 双晶体管正激钳位软开关的工作原理
双晶体管正激有源钳位软开关主电路如图1所示。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/181231.htm

参阅图2至图7,详细讲述双晶正激有源钳位的工作过程如下:
1)功率传输阶段(t0~t1),如图2所示,该阶段第一主开关管VT1和第二主开关管VT2同时导通,而钳位开关管VTR1处于关断状态。加在变压器上的输入电压使励磁电流线性上升,初级向次级经变压器传输能量。次级VD1导通,VD2截止,L1上的电流线性上升,整流滤波后供给负载RL。在此条件下VD1和VD2刚好ZVS下导通,因其体二极管先前已经在导通状态(如图6所示)
2)谐振阶段(t1~t2),如图3所示,在占空比的控制下,第一主开关管VT1和第二主开关管VT2在t1时刻同时关断,变压器磁芯极性反转。因输入电源和变压器的励磁电感的作用给VT1和VT2的寄生电容COSS1,COSS2充电,由于电容电压不能突变,第一主开关管VT1和第二主开关管VT2在ZVS状态下关断。同时变压器的励磁电流开始给钳位开关管VTR1的寄生电容COSS放电,经VTR1的体二极管给钳位电容CR1充电。次级VD1截止,VD2导通,L1经过VD2续流继续给负载RL供电。

3)有源钳位阶段(t2~t3),如图4和图5所示,在亡2时刻钳位开关管VTR在ZVS状态下开启,由于VTR1的体二极管先前已开通,VTRl的UDS电压很低。钳位开关管VTR1在整个阶段处于开通状态,变压器励磁电流经过钳位开关管VTR1继续给钳位电容CR1充电,钳位电容CR1充满以后经变压器励磁电感放电。次级在整个阶段由L1续流经VD2给负载供电,VD1截止。

4)谐振阶段(t2~t4),如图6所示,t3时刻钳位开关管VTR1在ZVS状态下关断(VTR1的寄生电容使电压不能突变),由于变压器初级电流仍然反向流动,磁芯极性反转,使第一主开关管VT1和第二主开关管VT2的寄生电容COSS放电,在t3后VD1导通,VD2截止;然后其主开关管的体二极管导通把能量全部送回输入电源与负载,变压器磁芯完成磁复位。此时主开关管VT1和VT2的UDS电压为零,t4时刻同时开启第一主开关管VT1和第二主开关管VT2做到ZVS导通。在t4完成后,开关周期又返回到t0~t1的状态。

其中t1~t2和t3~t4的谐振时间是实现零电压开关的关健,可以调节使零电压开关做到最佳。


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