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      一種有源箝位Flyback軟開關(guān)電路設(shè)計

      作者: 時間:2011-02-26 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

      本文引用地址:http://www.biyoush.com/article/179637.htm

      2 軟開關(guān)的參數(shù)設(shè)計

      假定電路工作在CCM狀態(tài)。由于S2的軟開關(guān)實(shí)現(xiàn)是LrLm聯(lián)合對Cr1Cr2充放電,而S1的軟開關(guān)實(shí)現(xiàn)是單獨(dú)的LrCr1Cr2充放電。因此,S2的軟開關(guān)實(shí)現(xiàn)比較容易,而S1的軟開關(guān)實(shí)現(xiàn)相對來說要難得多。所以,在參數(shù)設(shè)計中,關(guān)鍵是要考慮S1的軟開關(guān)條件。

      電流連續(xù)模式有源嵌位Flyback變換器ZVS設(shè)計步驟如下所述。

      2.1 變壓器激磁電感Lm的設(shè)定

      由于Lr的存在,變換器的有效占空比Deff(根據(jù)激磁電感Lm的充放電時間定義,見圖2)要小于S1的占空比D,但是由于t5t8時刻iLr的上升速度非常的快,所以可近似地認(rèn)為Deff=D。這樣,根據(jù)Flyback電路工作在CCM條件,則

      Lm>=牛8)

      式中:η為變換器效率;

      fs為開關(guān)頻率;

      PoCCM為變換器的輸出功率。

      在實(shí)際設(shè)計中,為了保證電路在輕載時也能工作在電流連續(xù)模式,Lm一般取為

      Lm=(9)

      2.2 電感Lr的設(shè)定

      為了實(shí)現(xiàn)S1的ZVS,t5時刻儲存在Lr內(nèi)的能量足以令S1的輸出結(jié)電容Cr1放電到零,同時使S2的輸出結(jié)電容Cr2充電到最大。即

      LriLrmin2>=Cr1vds12Cr2vds22(10)

      則有

      Lr>=牛11)

      式中:vds=vds1=vds2VinNVo;

      Cr=Cr1Cr2。

      根據(jù)式(4)取定合適的諧振周期可以令

      iLrminiLrmax=iLrmmax(12)

      代入式(11)得

      Lr>=牛13)

      2.3 電容Cclamp的設(shè)定

      根據(jù)式(4)有

      π(1-D)T(14)

      化解得

      Cclamp(15)

      在滿足式(15)的前提下,取定合適的CclampiLrmax=iLrmin。

      2.4 死區(qū)時間的確定

      為了實(shí)現(xiàn)S1的ZVS,必須保證在t6t7時間內(nèi),S1開始導(dǎo)通。否則Lr上電流反向,重新對Cr1充電,這樣S1的ZVS條件就會丟失。因此,S2關(guān)斷后、S1開通前的死區(qū)時間設(shè)定對S1的ZVS實(shí)現(xiàn)至關(guān)重要。合適的死區(qū)時間為電感Lr與S1及S2的輸出結(jié)電容諧振周期的1/4,即

      tdead1=(16)

      嚴(yán)格地講,開關(guān)管輸出結(jié)電容是所受電壓的函數(shù),為方便起見,在此假設(shè)Cr1Cr2恒定。

      2.5 有效占空比Deff的計算

      有效占空比Deff比開關(guān)管S1的占空比D略小。

      Deff=D-ΔD(17)

      ΔDT≈2(18)

      ΔD(19)

      代入式(17)得

      Deff=D(20)

      2.6 開關(guān)管電壓應(yīng)力計算

      VinNVo(21)

      式(21)中第三項(xiàng)相對來說較小,故開關(guān)管的電壓應(yīng)力接近于VinNVo

      3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

      為了驗(yàn)證上述ZVS的實(shí)現(xiàn)方法,設(shè)計了一個實(shí)驗(yàn)電路,其規(guī)格及主要參數(shù)如下:

      輸入電壓Vin 48V;

      輸出電壓Vo 12V;

      輸出電流Io 0~5A;

      工作頻率f 100kHz;

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