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求有源箝位正激變換器之理論分析與設(shè)計(jì)方法?
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提問者:網(wǎng)友
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2018-08-02
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DC/DC鉗位正激拓?fù)浞浅_m合中小功率的DC/DC變換器電源設(shè)計(jì)。本文給出了有源鉗位正激變換器的理論分析和設(shè)計(jì)方法。一臺應(yīng)用于通訊設(shè)備,寬范圍輸入電壓的150W電源被設(shè)計(jì)出來,實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)了理論分析。 1 引言 單端正激變換器拓?fù)湟云浣Y(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、成本低廉而被廣泛應(yīng)用于獨(dú)立的離線式中小功率電源設(shè)計(jì)中。在計(jì)算機(jī)、通訊、工業(yè)控制、技術(shù)'>儀器儀表、醫(yī)療設(shè)備等領(lǐng)域,這類電源具有廣闊的市場需求。當(dāng)今,節(jié)能和環(huán)保已成為全球?qū)哪茉O(shè)備的基本要求。所以,供電單元的效率和電磁兼容性自然成為開關(guān)電源技術(shù)'>開關(guān)電源的兩項(xiàng)重要指標(biāo)。而傳統(tǒng)的單端正激拓?fù)洌捎谄浯盘匦怨ぷ髟诘谝幌笙?,并且是硬開關(guān)工作模式,決定了該電路存在一些固有的缺陷:變壓器體積大,損耗大;開關(guān)器件電壓應(yīng)力高,開關(guān)損耗大;dv/dt和di/dt大,EMI問題難以處理。 為了克服這些缺陷,文獻(xiàn)[1][2][3]提出了有源鉗位正激變換器拓?fù)?,從根本上改變了單端正激變換器的運(yùn)行特性,并且能夠?qū)崿F(xiàn)零電壓軟開關(guān)工作模式,從而大量地減少了開關(guān)器件和變壓器的功耗,降低了dv/dt和di/dt,改善了電磁兼容性。因此,有源鉗位正激變換器拓?fù)溲杆佾@得了廣泛的應(yīng)用。 然而,有源鉗位正激變換器并非完美無缺,零電壓軟開關(guān)特性也并非總能實(shí)現(xiàn)。因而,在工業(yè)應(yīng)用中,對該電路進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)顯得尤為重要。本文針對有源鉗位正激變換器拓?fù)?,進(jìn)行了詳細(xì)的理論分析,指出了該電路的局限性,并給出了一種優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。 2 正激有源鉗位變換器的工作原理 如圖1所示,有源鉗位正激變換器拓?fù)渑c傳統(tǒng)的單端正激變換器拓?fù)浠鞠嗤?,只是增加了輔助開關(guān)Sa(帶反并二極管)和儲能電容Cs,以及諧振電容Cds1、Cds2,且略去了傳統(tǒng)正激變換器的磁恢復(fù)電路。磁飽和電感Ls用來實(shí)現(xiàn)零電壓軟開關(guān),硬開關(guān)模式用短路線替代。開關(guān)S和Sa工作在互補(bǔ)狀態(tài)。為了防止開關(guān)S和Sa共態(tài)導(dǎo)通,兩開關(guān)的驅(qū)動信號間留有一定的死區(qū)時(shí)間。下面就其硬開關(guān)工作模式和零電壓軟開關(guān)工作模式分別進(jìn)行討論。為了方便分析,假設(shè): 1)儲能電容Cs之容量足夠大以至于其上的電壓Vcs可視為常數(shù); 2)輸出濾波電感Lo足夠大以至于其中的電流紋波可忽略不計(jì); 3)變壓器可等效成一個(gè)勵(lì)磁電感Lm和一個(gè)匝比為n的理想變壓器并聯(lián),并且初次級漏感可忽略不計(jì); 4)所有半導(dǎo)體器件為理想器件。 2.1 有源鉗位正激變換器硬開關(guān)工作模式 硬開
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