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[设计讨论] 传统的硬开关反激变换器应用设计
2018-6-12 09:44:41  763 电源适配器 反激变换器
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快充及电源适配器通常采用传统的反激变换器结构,随着快充及PD适配器的体积进一步减小、功率密度进一步提高以及对于高效率的要求,传统的硬开关反激变换器技术受到很多限制。采用软开关技术工作在更高的频率,可以降低开关损耗提高效率,减小变压器及电容的尺寸降低电源体积,同时改善EMI性能,从而满足系统设计的要求,特别适合于采用超结结构的高压功率MOSFET或高压GaN器件的高功率密度快充及电源适配器。

传统的硬开关反激变换器功率开关管电压、电流应力大,变压器的漏感引起电压尖峰,必须采用无源RCD吸收电路进行箝位限制,RCD吸收电路的电阻R产生额外的功率损耗,降低系统效率,如图1所示。如果将RCD吸收电路的电阻R去掉,同时将二极管换成功率MOSFET,这样就变成了有源箝位反激变换器,通过磁化曲线在第一、第三象限交替工作,将吸收电路的电容Cc吸收的电压尖峰能量,回馈到输入电压,从而实现系统的正常工作。图1:传统的硬开关反激变换器
图2:有源箝位反激变换器 2、有源箝位反激变换器工作原理非连续模式DCM有源箝位反激变换器电路结构及相关波形如图2、图3所示,图中的各个元件定义如下。Lm:变压器初级激磁电感
Lr:变压器初级漏感
Lp:变压器初级总电感,Lp=Lm+Lr
n:变压器初级和次级的匝比,n=Np/Ns
Q1:主功率开关管,DQ1、CQ1为Q1寄生体二极管和寄生输出电容
Qc:箝位开关管,DQc、CQc为Qc寄生体二极管和寄生输出电容
Do:次级输出整流二极管
Cc:箝位电容
Cr:CQ1、CQc以及其它杂散谐振电容Cto总和,Cr=CQ1+CQc+Cto
Cc1:Cc1=Cc+CQ1+Cto
Vsw:Q1的D、S两端电压
Vin:输入直流电压
Vo:输出直流电压
VC:箝位电容电压
每个开关周期根据其工作状态可以分为8个工作模式,各个工作模式的状态及等效电路图分别讨论如下。图3:有源箝位反激变换器波形(非连续模式DCM) ‍(1)模式1:t0-t‍1在t0时刻,Q1处于导通状态,Qc、Do保持关断状态。Lp两端所加的电压为Vin,Lp激磁,其电流从0开始,随着时间线性上升。
图4:模式1(Q1导通,Qc、Do关断)
2018-6-12 09:44:41   评论
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2018-6-12 12:52:36 评论

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2018-6-12 15:07:25 评论

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