UC3855A/UC3855B高性能功率因数预调节器

作者：时间：2011-04-14 来源：网络

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容大约为 500 pF，同时在外部添加了 500 pF 的电容。该电容器限制了关闭端的 dv/dt，由此减小了密勒效应。另外，由于开关电流转向至电容器，这样也减少了关闭损耗。电容器必须为一个较好的高频电容器，同时也需要较低的 ESR 和 ESL。电容器应也能对关闭端相对较强的充电电流进行调控。两种比较好的材质为聚丙烯膜介质，或陶瓷材料。

将 L 和 C 合并可得出谐振 1/4 周期：

现在可以计算出谐振电流对输出电压的影响。试回想，为确保谐振电感在高线压情况下的放电：

对于一个升压转换器而言，则为：

将 (1) 代入 (2)，求解 VO，从而得出：

可以代入先前确定的值求解方程式 (3)，得出一个 405V 的最小输出电压值。这就要求 VO 的设计值为 410 V。

4.3.3 ZVT 开关及整流器的选择

由于其漏-源电容的放电，因此 ZVT 开关也会带来一个最小限度的开启损耗。但是，由于谐振电感限制了开启电流，因此 ZVT 开关不会带来强电流和电压交迭。无论如何，开关都不会带来关闭及传导损耗。尽管峰值开关电流确实高于主开关电流，但是占空比较小，从而将传导损耗保持在一个较低的值。由于平均漏电流较低，因此 ZVT 开关为一个或两个裸片尺寸的大小，且小于主开关。ZVT 开关的开启时间为：

峰值 ZVT 开关电流等于峰值 ZVT 电感电流。通过假设出一个方波信号，可以得出开关 RMS 电流一个相对保守的近似值。RMS 电流近似值为：

这与最大负载和最大 ZVT 开启时间下峰值大约为 14 A 的情况相符合，但是，RMS 仅为 3.9 A。在这一应用中，比较合适的器件是 Motorola MTP8N50E，这是一款 500V、8A、RDS (ON) 为 0.8Ω 的器件。与主MOSFET 一起，将一个 5.1Ω 的电阻器与栅极串联放置，从而抑制开启端的寄生振荡，同时将一个肖特基二极管和电阻器与该电阻器并联放置，从而加速关闭。在 ZVTOUT 至接地端之间放置一个肖特基二极管，以防止引脚在低于接地时被驱动。该二极管的位置应尽可能的接近该器件。

ZVT 电路所需的整流器也将流过一个相对较弱的 RMS 电流。tZVT 到负载期间，二极管 D2 将返还存储于谐振电感中的能量。D2 应为一个超速恢复二极管，一般选用与 D1 速度相近的二极管。为 D2 所选用的二极管是 Motorola MURH860，这是一款 trr≈35 ns、600V 的器件。

当电感重置时，二极管 D3 阻止电流流经 QZVT 主体二极管。该二极管与 QZVT 一样，具有相同的峰值和 RMS 电流。D3 应为一个快速恢复二极管，从而减弱来自谐振电感的 QZVT 的漏-源电容。当 ZVT 开关关闭时，存储于 D3 正极节点电容量会与 ZVT 电感发生谐振现象。将这一效应最小化会减少这一节点上所需的缓冲量。此处所选用的二极管为 MUR460。这是一款 trr≈75ns、600V、4A 器件。

总而言之，ZVT 电路中的两个二极管都有较低的 RMS 电流。除了阻断电压（两种情况下都等于 VO），主要的选择标准为逆向恢复时间。选用具有快速恢复时间的器件将减少寄生振荡、降低损耗以及 EMI。

4.3.4 ZVT 缓冲电路

ZVT 电路需要更多的方法来抑制在 ZVT 电感电流降至 0 时就会发生的寄生振荡。图 10A 显示了没有经过适当抑制时 ZVT 电感电流及二极管 D2 正极电压。该图表明当电感电流开始向输出端放电（QZVT 处于关闭状态）时，正极电压则处于 VOUT（由于 D2 正在进行传导）。当电感电流变为零，由于贯穿主开关体二极管电感的另一端被控制至 0 V，电压振铃为负。正极电压能轻易地出现负振荡，以将输出电压翻一倍。这就增加了二极管的反向电压力，为输出电压的三倍！将节点电容量维持在一个最小值，并使用快速恢复二极管，不但可以减少振铃，而且还可提升电路性能。

一些抑制振荡的方法已经在 [4,7] 中提出。在这一电路中研究了两种方法，即饱和电抗器和电阻性阻尼。从接地到 D2 正极之间通过一个二极管连接一个 51Ω、10W 无电感电阻。饱和电抗器与谐振电感串联放置，并利用一个缠有 8 圈绕组的Toshiba 饱和磁芯 SA 14 x 8 x 4.5 进行实施。电阻性阻尼方法可以防止节点发生振荡。但是，当 D1 在进行传导时，这并不能阻止电流流入 D2（这是由于当 QMAIN 关闭时，dv/dt 会贯穿 Lr）。如果这个时候电流流经 D2，那么当 QZVT 开启时，D2 就会流过逆向恢复电流。由于其自身的高阻抗，饱和电抗器能阻止该电流。LS 也能阻止来自节点电容的 Lr，这就防止了节点发生振荡。

在没有电阻性阻尼的情况下，饱和电抗器能运行完好，而这也是该项设计中所选用的方法。饱和电抗器如果能有效的对电路进行减振，那么就可以免去电阻性阻尼的安装。但是，由于设计出来的 LS 是用来饱和每一个开关循环，所以磁芯损耗很大一部分取决于材质，同时该损耗能引起磁芯温度上升过高。在这一电路中，磁芯降温处理是必需的。通过使用一个更大的 MS 18 x 12 x 4.5，尝试了另一个可选设计，该 MS 运行时温度更低，尽管它也需要进行降温处理。对该电路的优化处理能有效地减少 ZVT 电路中的损耗。在该设计中，阻尼网络损耗大约为 2W。图 10B 显示了使用 LS 对节点进行阻尼的相同电路的情况。