用二极管整流的正激变换器简介

用二极管整流的正激变换器

　　（1）、变压器复位选择

　　在讨论同步整流之前，看看用二极管整流的正激变换器是有意义的，正激拓扑基本的功率级示于图1。

　　这里有几种可能的复位方法示于图2。

　　这些技术都是要使变压器磁化电流在主开关Q1关断时复位。方法及磁化电流幅度复位是不同的。通过谐振电容的反向磁化电流幅度起始要等于Q1的Coss加上DF的结电容。该负向值要等于峰峰磁化电流的一半。R-C-D箝位与之非常相似，除非它是箝制电压，其能驱动变压器的反向磁化电流。

　　因此，在R-C-D箝制中，磁化电流将在正、负峰值之间循环，而不必让其磁化电流一半的峰-峰值相等。传统的第三绕组复位技术，磁化电流首先由其复位到0，但在磁化电感及Q1的Coss之间的谐振将驱动磁化电流的反向，该反向的磁化电流将在同步整流工作于正激拓扑时起到重要作用。

　　在R-C-D箝位的正激变换器中，初级MOSFET Q1的源漏电压波形及变压器磁化电流波形示于图3。

图3 一次MOS漏源电压和变压器磁化电流波形

　　两个时段内的实际状态让我们感兴趣。第一个时段从t1到t2，此刻变压器漏感与初级侧的电容谐振。其次时段从t5到t0。

　　在t1初级MOSFET漏电压达到输入电压。在此时，二次侧电流流过正向二极管DF，并且变压器初级及次级绕组两者都是0电压。t1之后，回流DR开始导通流过电流，且DF中的电流开始减小，所以整个流过两二极管的电流等于电感电流，随着DR开始流过电流，变压器二次侧因两二极管都导通而短路。因其二次侧绕组短路，在变压器漏感与初级侧电容谐振期间，其磁化电流是恒定的。由于此谐振，变压器初级电流从磁化电流的峰值加上折算的电感电流减小至磁化电流峰值。二次侧电流从峰值电感电流减至基本上为零。由于初次级电流在谐振期间的变化，在初级侧MOSFET漏电压上看起来，如同电流从DF转至DR在半个谐振期间完成。在t2时刻DF上的电压开始谐振，而DF则被反向偏置。换种方法说，整流器之间的电流传输是由整个变换器的漏感及初级电容控制的。由二次侧来看，这就在初级边的栅驱动信号及跨过DF的谐振电压之间增加了一个延迟。

　　详细研究一下从t5~t0的时间间隔是非常重要的。特别是在正激拓扑中使用同步整流时，正如前面所述，变压器在此时刻有一个负向磁化电流，也即电流从图1中打点端子处流出。识别这一点，即初级侧此电流不能流出，而磁化电流就必须在二次侧通过DF流出。在t5时，初级侧开关漏电压已谐振到输入线路电压值，并被正向二极管箝制，可流过磁化电流。因此，正向二极管导流磁化电路，在此关注的时间间隔内，直到初级侧MOSFET在t0时再次导通。

　　初级侧MOSFET漏极电压及变压器磁化电流的实验波形示于图4。图5展示出变压器初级，次极电流波形与初级MOSFE源漏电压波形。

图4 一次MOS漏源电压和变压器磁化电流 图5MOS漏源电压和一、二次侧电流

　　（2）整流器反向恢复及导通损耗

　　在Q1开始导通之前，电感电流通常系经DR流过，其结电容储存充电电荷，由于该电荷不能立即移去，因此阳极到阴极的电压仍将在Q1导通时一样存留，输入电压加在变压器漏感上，而且DR中电流会减少，减少速率取决于输入电压及漏感值。输入电压幅度及变压器漏感决定了DR中的DI/DT因此，也就决定了DR的反向恢复时间。DR中储存电荷移去之后，变压器漏感与DR的结电容谐振。

　　正向二极管也表现出反向恢复特性，这出现在图3中的t2时刻，电流从DF传至DR之后立即出现。如早期讨论的，DF及DR中的DI/DT系由变压器漏感与初级侧电容所决定。由于正向二极管DF中电流会衰减到0。所以DI/DT幅度会减小，这使得DF的反向恢复损耗少于DR的损耗，肖特基二极管天然具有极好的反向恢复特性。且当其用于DF时，反向恢复将不用给予考虑，但是当用了MOSFET放于DR及DF处时，其体二极管的拙劣的反向恢复特性就会变得非常明显。