一种带辅助变压器的Flyback变换器ZVS软开关实现方案

2.3 辅助变压器激磁电感Lmr设定

为了实现S1的ZVS软开关，在(1－D)T时间内，激磁电感Lmr上电流必须反向，即

(1－D)>iLmrmax（18）

iLmrmax=iLmmax≈（19）

将式（19）代入式（18）得

Lmr（20）

另外，根据Lmr与S1及S2的输出结电容谐振条件

>=?（21）

得

Lmr>=?（22）

Cr=Cr1＋Cr2（23）

而

iLmrmin=(1－D)T－iLmrmax（24）

将式（24）代入式（22）解得

Lmr=（25）

比较式（20）和式（25），Lmr应该根据式（25）来设定。

另外，由式（24）可以发现，输入、输出电压一定时，随着负载的增加，iLmrmax增大〔见式（19）〕，iLmrmin减小，软开关就越不容易实现。所以，Lmr要根据满载时软开关的实现条件来设定。而当输入电压为宽范围时，随着输入电压的减小，iLmrmax增加〔由于电路工作在CCM，满载时式（19）第二项可以忽略〕，iLmrmin表达式第一项减小，iLmrmin减小，软开关就越不容易实现。所以，对于输出负载、输入电压变化的情况，Lmr要根据输出满载、输入电压最小时的软开关实现条件来设定。

同时需要指出，在能实现软开关的前提下，Lmr不宜太小，以免造成开关管上过大的电流应力及导通损耗。

2.4 死区时间的确定

为了实现S1的软开关，必须保证在t5～t6时间内，S1开始导通。否则，Lmr上电流反向，重新对Cr1充电，这样，S1的ZVS软开关条件就会丢失。因此，S2关断后、S1开通前的死区时间设定对开关管S1的软开关实现至关重要。合适的死区时间为电感Lmr与S1及S2的输出结电容谐振周期的1/4，即

tdead1=（26）

一般而言，开关管输出电容是所受电压的函数，为方便起见，在此假设Cr1及Cr2恒定。

2.5 有效占空比Deff的计算

有效占空比Deff比S1的占空比D略小，即

Deff=D－ΔD（27）

根据

ΔiLmr(ΔDT)≈ΔiLmr[(1－D)T]－ΔiLm[(1－DT)]（28）

解得

ΔD≈(1－D)（29）

代入式（27）得

Deff=D－（1－D）（30）

从式（29）可以看出，丢失占空比与输出负载无关。在相同电气规格和电路参数条件下，其值大概为有源箝位Flyback变换器满载时丢失占空比的1/2。

3 实验结果

为了验证上述的ZVS软开关实现方法，本文设计了一个实验电路，其规格及主要参数如下：

输入电压Vin 40～56V；

输出电压Vo 20V；

输出满载电流Io 3A；

工作频率f 100kHz；

S1及S2 IRF640；

主变压器激磁电感Lm 222μH；

主变压器原副边匝数N1：N2：N3 39：15：15；

辅助变压器激磁电感Lmr 10μH；

辅助变压器原副边匝数n1：n2 13：13。