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最高能效,最低成本: BC²

作者:时间:2012-04-13来源:网络收藏
2. BC²:能量恢复电路

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/230782.htm

这个创新的电路[1]是按照软开关标准设计的,如图4所示,为恢复小线圈L贮存的电能,在升压线圈LB 附近新增两个二极管 D1和D2 和两个辅助线圈NS1和NS2 。
最高能效,最低成本: BC²

图4:新型能量恢复电路:BC²


2.1. 概念描述
当晶体管导通时,线圈NS1 在主升压线圈内恢复升压二极管DB的反向恢复电流IRM 。因为交流输入电压调制LB 电压,所以它也调制NS1上的反射电压。此外,这个输入电压还调制升压二极管电流IDB及其相关的反向恢复电流IRM。这些综合调制过程让流经小线圈L的额外的反向恢复电流 IRM 在线圈NS1 内重置,即便在最恶劣的情况下也是如此。当晶体管关断时,辅助线圈NS2把小线圈L的额外电流注入到输出电容。线圈NS2 上的反射电压与输入电压是一种函数关系,当交流线处于低压时,反射电压达到最大值,与小线圈L的最大电流值对应。这些综合变化使流经小线圈L的电流通过二极管D2 消失在体电容内,即便在最恶劣的情况下也是如此。当dI/dt 斜率(大约10 A/µs)较低时,例如,在开关转换器的断续模式下,这两个附加线圈NS1和NS2 用于关断二极管D1 和D2; 二极管的反向恢复电流不会影响电路特性。我们可以说,这个概念“在电路内回收电流”,因此称之为BC²。


2.2. 相位时序描述

变压比m1 和m2 是线圈NS1和NS2 分别与NP的比值。

相位 [ t0前]
在t0前,BC²电路的特性与传统升压转换器的特性相同。升压二极管DB 导通,通过体电容器发射主线圈能量。

相位 [t0, t1]

在t0时,功率MOSFET导通,DB 的电流等于I0。在t0+时,电流软开关启动,即在零电流时,功率MOSFET的电压降至0V,无开关损耗。在t0后,流经小线圈L的电流线性升高,达到输入电流I0和二极管反向恢复电流IRM的总合为止,而流经DB 的电流线性降至-IRM。

图5 真实地描述了这些电流的变化,并考虑到了m2 变压比。下面是晶体管TR和升压二极管DB的dI/dt简化表达式 :

最高能效,最低成本: BC²

此外,在t0 +时,功率MOSFET的固有电容COSS 被放电,电阻是晶体管的导通电阻RDS(on)。与功率校正电路不同,晶体管漏极上的电压较低,因为VNS2反射电压是从VOUT抽取的,这个特性让BC² 电路具有一个优点,在低输出负荷时,可以节省电能,利用下面的公式可以算出节省的电能:
最高能效,最低成本: BC²

因此,BC² 还降低了关断损耗。

相位[t1, t2]


在t1+时,升压二极管DB 关断,过流IRM被贮存小线圈内,过流使DB 结电容线性放电。同时,主线圈上的电压极性发生变化,直到D1 二极管导通为止。与此同时,过流IRM 被变压比m1降低,然后被发射到主线圈内。
最高能效,最低成本: BC²

图5:每相的等效时序
最高能效,最低成本: BC²

图6:每相的等效电路

因此,流经NS1的电流有助于给内部线圈LB放电,同时交流电源电压给线圈Np 施加偏压。因为根据下面公式计算的反射电压VNS1的原因,流经D1 的电流IRM 降至0 A。

最高能效,最低成本: BC²
为保证断续模式下的软开关操作,流经D1的电流在t3前达到0 A。因为当正弦周期内的Vmains电压达到最高值时,IRM电流达到最高值,所以tD1_ON 时间趋势支持功率因数校正应用/此外,为消除二极管D1 的反向恢复电流效应,因为反射电压VNS1低的原因,必须使dI/dt_D1 总是保持低斜率,通过下面公式计算dI/dt_D1:

最高能效,最低成本: BC²
不幸地是,在这个相位期间,升压二极管DB被施加一个高反向电压:
最高能效,最低成本: BC²

这个特性要求这种应用增加一个二极管,为此,意法半导体开发出一个优化的二极管,使IRM 电流值与击穿电压达到精确平衡。

相位[t2, t3]



关键词: 能效 低成本

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