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一新型无损箝位电路在单端正激电源中的应用

作者:时间:2009-07-09来源:网络收藏

  7)在T5时刻,初级磁化电流减为零,箝位电容C2通过初级绕组N1、箝位绕组N3向VI放电,回送电容储能,VS跌至VI。

  8)下一时刻重复以上过程。


3 关键参数设计
  (1)箝位电容计算

  从上文分析可知,箝位电容C2的取值决定了功率管漏源间电压VS超出VI值的多少,超出的电压dVS近似计算方法见式 (1):
          
  dVS =0.5(Io/Nps)(T2-T3)/C   (1)
          
  式中 Nps是初次级匝比,Io是负载电流。

  因VS的上升时间与T2-T3间隔相比甚小,可忽略不计,故
          
   dT= T2-T3=LS(Io/ Nps)/VI   (2)
  
  式中是LS相对于初级绕组的初次级间漏感 

  联解(1)、(2)式可得:

  dVS =0.5(Io/Nps)(LS Io/Nps)/(VI×C)
   =0.5LS(Io/Nps)2/(VI×C)    (3)

  (2)箝位二极管设计选择

  二极管D3的峰值电流定额必须大于Io/Nps,同时其平均电流定额IAV至少必须等于:

   IAV=0.5(Io/Nps)(dT/T)    (4)

式中T是开关周期

  二极管的电压定额必须超过2VI

  (3)箝位绕组匝数计算

  绕组匝数N3越多,允许的最大占空比越小,功率开关管S上的电压应力越低,但占空比小,开关变压器的利用率低。综合考虑最大占空比和开关管的电压应力,一般选择箝位绕组匝数和初级绕组匝数相同,即

       N3=N1     (5)
4 实例

  设计了一于输入为220Vac(187Vac~242Vac)、输出为20V/8A的正激变换高频开关,工作频率是200kHz,最大占空比为0.45,采用箝位,铜线的趋肤深度为Δ=0.148mm。按照上述设计方法,设计的电源变压器有关参数如下:

  磁芯规格ETD34,磁芯材料为3F3, Philips;

  初级绕组28匝;复位绕组28匝;次级绕组9匝。

  设计出的变压器的初级励磁电感值实测为Lm=748.40μH,次级电感值实测为Ls=64.7μH,初级漏感电感值实测约为63μH,箝位电容C=4700Pf,箝位二极管选用MUR4100。

  利用示波器测试其在输入220VAC、输出20V/8A条件下,功率开关管漏源极电压波形如下图4所示,测试结果表明过压尖峰得到了有效抑制,实现了无源箝位的目的。


5 结 语

  本文介绍了一种箝位在单激电源中的,着重分析了工作原理,并给出关键电路参数的设计。用一种峰值电流模式控制芯片UC1825设计的某型电源,已配套应用于军用、民用产品,取得了良好的性能。实验结果表明非常有效地抑制了过压尖峰,实现了无源无损箝位。这种电路,拓扑简单可靠,可移植于如单激、单端反激、SEPIC、CUK以及ZETA等拓扑电路中,应用前景广阔。

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