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求有源箝位正激變換器之理論分析與設計方法?

提問者:網(wǎng)友 2018-08-02
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DC/DC鉗位正激拓撲非常適合中小功率的DC/DC變換器電源設計。本文給出了有源鉗位正激變換器的理論分析和設計方法。一臺應用于通訊設備,寬范圍輸入電壓的150W電源被設計出來,實驗結果證實了理論分析。   1 引言   單端正激變換器拓撲以其結構簡單、工作可靠、成本低廉而被廣泛應用于獨立的離線式中小功率電源設計中。在計算機、通訊、工業(yè)控制、技術'>儀器儀表、醫(yī)療設備等領域,這類電源具有廣闊的市場需求。當今,節(jié)能和環(huán)保已成為全球對耗能設備的基本要求。所以,供電單元的效率和電磁兼容性自然成為開關電源技術'>開關電源的兩項重要指標。而傳統(tǒng)的單端正激拓撲,由于其磁特性工作在第一象限,并且是硬開關工作模式,決定了該電路存在一些固有的缺陷:變壓器體積大,損耗大;開關器件電壓應力高,開關損耗大;dv/dt和di/dt大,EMI問題難以處理。   為了克服這些缺陷,文獻[1][2][3]提出了有源鉗位正激變換器拓撲,從根本上改變了單端正激變換器的運行特性,并且能夠實現(xiàn)零電壓軟開關工作模式,從而大量地減少了開關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撲迅速獲得了廣泛的應用。   然而,有源鉗位正激變換器并非完美無缺,零電壓軟開關特性也并非總能實現(xiàn)。因而,在工業(yè)應用中,對該電路進行優(yōu)化設計顯得尤為重要。本文針對有源鉗位正激變換器拓撲,進行了詳細的理論分析,指出了該電路的局限性,并給出了一種優(yōu)化設計方法。   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撲與傳統(tǒng)的單端正激變換器拓撲基本相同,只是增加了輔助開關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電路。磁飽和電感Ls用來實現(xiàn)零電壓軟開關,硬開關模式用短路線替代。開關S和Sa工作在互補狀態(tài)。為了防止開關S和Sa共態(tài)導通,兩開關的驅動信號間留有一定的死區(qū)時間。下面就其硬開關工作模式和零電壓軟開關工作模式分別進行討論。為了方便分析,假設:   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;   3)變壓器可等效成一個勵磁電感Lm和一個匝比為n的理想變壓器并聯(lián),并且初次級漏感可忽略不計;   4)所有半導體器件為理想器件。   2.1 有源鉗位正激變換器硬開關工作模式   硬開
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