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双晶体管正激有源钳位软开关电源的设计 | |
http://www.dykf.com 2013/12/22 电源开发网 | |
现在世界资源短缺,各国政府及社会各界越来越要求节能降耗。中国政府也正秉持这一国际化趋势的理念在不断迈进,这一趋势在未来几年还会加速,这势必为响应这一国际趋势的科技型企业带来巨大的机遇。同时对技术薄弱的电源企业就是一个巨大的考验。在电源行业来讲,这几年大家一直致力于80PLUS的产品研发,时至今日,这项技术在大的企业已经得到普及。接下来的方向就是如何来达到85PLUS的要求。这对于一般的适配器或高电压直流输出的电源来讲没有什么问题,大家很容易就可以实现。但是对于一般的PC电源或服务器电源这种带多输出中低直流电压的电源来讲,要达到85PLUS就不这么容易了。电源目前常见的几种可以实现高效率的电路拓扑来讲,单晶体管有源钳位技术现在有很多厂商推广,但是目前使用情况还是不太普及,全桥零电压开关的技术也有人使用,也同样没有得到广泛普及。现今在大的电源使用上大家最常用的就是双晶体管正激,目前很多厂商从300W~1200W的范围都有使用,同时可以满足80PLUS的要求,但是目前要作到85PLUS就很难,不进行一些技术变更几乎不可能。基于目前的情况,本文介绍一种利用有源钳位技术在双晶体管正激上实现软开关的设计方法,并给出实际的设计案例及实验结果。 l 双晶体管正激有源钳位软开关的工作原理 参阅图2至图7,详细讲述双晶正激有源钳位开关电源的工作过程如下: 3)有源钳位阶段(t2~t3),如图4和图5所示,在亡2时刻钳位开关管VTR在ZVS状态下开启,由于VTR1的体二极管先前已开通,VTRl的UDS电压很低。钳位开关管VTR1在整个阶段处于开通状态,变压器励磁电流经过钳位开关管VTR1继续给钳位电容CR1充电,钳位电容CR1充满以后经变压器励磁电感放电。次级在整个阶段由L1续流经VD2给负载供电,VD1截止。 4)谐振阶段(t2~t4),如图6所示,t3时刻钳位开关管VTR1在ZVS状态下关断(VTR1的寄生电容使电压不能突变),由于变压器初级电流仍然反向流动,磁芯极性反转,使第一主开关管VT1和第二主开关管VT2的寄生电容COSS放电,在t3后VD1导通,VD2截止;然后其主开关管的体二极管导通把能量全部送回输入电源与负载,变压器磁芯完成磁复位。此时主开关管VT1和VT2的UDS电压为零,t4时刻同时开启第一主开关管VT1和第二主开关管VT2做到ZVS导通。在t4完成后,开关周期又返回到t0~t1的状态。 其中t1~t2和t3~t4的谐振时间是实现零电压开关的关健,可以调节使零电压开关做到最佳。 2 实际波形结果 从以上实际的波形来看,两个晶体管的UDS电压比原来的硬开关低了不少,有利于设计中选择MOSFET开关管,同时选择一样规格的材料其电压余量提高不少,增加了产品可靠度。另外从图中我们很明显的可以看出在MOSFET的导通与关断基本是零电压导通与关断,降低了开关损耗。同时对电磁兼容也有很大的好处。 3 结束语 |
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作者:余朝波 来源:电源技术应用 点击数: |
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