一種帶輔助變壓器的Flyback變換器ZVS軟開關(guān)實(shí)現(xiàn)方案

2.3 輔助變壓器激磁電感Lmr設(shè)定

為了實(shí)現(xiàn)S1的ZVS軟開關(guān)，在(1－D)T時(shí)間內(nèi)，激磁電感Lmr上電流必須反向，即

(1－D)>iLmrmax（18）

iLmrmax=iLmmax≈（19）

將式（19）代入式（18）得

Lmr（20）

另外，根據(jù)Lmr與S1及S2的輸出結(jié)電容諧振條件

>=?（21）

得

Lmr>=?（22）

Cr=Cr1＋Cr2（23）

而

iLmrmin=(1－D)T－iLmrmax（24）

將式（24）代入式（22）解得

Lmr=（25）

比較式（20）和式（25），Lmr應(yīng)該根據(jù)式（25）來設(shè)定。

另外，由式（24）可以發(fā)現(xiàn)，輸入、輸出電壓一定時(shí)，隨著負(fù)載的增加，iLmrmax增大〔見式（19）〕，iLmrmin減小，軟開關(guān)就越不容易實(shí)現(xiàn)。所以，Lmr要根據(jù)滿載時(shí)軟開關(guān)的實(shí)現(xiàn)條件來設(shè)定。而當(dāng)輸入電壓為寬范圍時(shí)，隨著輸入電壓的減小，iLmrmax增加〔由于電路工作在CCM，滿載時(shí)式（19）第二項(xiàng)可以忽略〕，iLmrmin表達(dá)式第一項(xiàng)減小，iLmrmin減小，軟開關(guān)就越不容易實(shí)現(xiàn)。所以，對(duì)于輸出負(fù)載、輸入電壓變化的情況，Lmr要根據(jù)輸出滿載、輸入電壓最小時(shí)的軟開關(guān)實(shí)現(xiàn)條件來設(shè)定。

同時(shí)需要指出，在能實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)的前提下，Lmr不宜太小，以免造成開關(guān)管上過大的電流應(yīng)力及導(dǎo)通損耗。

2.4 死區(qū)時(shí)間的確定

為了實(shí)現(xiàn)S1的軟開關(guān)，必須保證在t5～t6時(shí)間內(nèi)，S1開始導(dǎo)通。否則，Lmr上電流反向，重新對(duì)Cr1充電，這樣，S1的ZVS軟開關(guān)條件就會(huì)丟失。因此，S2關(guān)斷后、S1開通前的死區(qū)時(shí)間設(shè)定對(duì)開關(guān)管S1的軟開關(guān)實(shí)現(xiàn)至關(guān)重要。合適的死區(qū)時(shí)間為電感Lmr與S1及S2的輸出結(jié)電容諧振周期的1/4，即

tdead1=（26）

一般而言，開關(guān)管輸出電容是所受電壓的函數(shù)，為方便起見，在此假設(shè)Cr1及Cr2恒定。

2.5 有效占空比Deff的計(jì)算

有效占空比Deff比S1的占空比D略小，即

Deff=D－ΔD（27）

根據(jù)

ΔiLmr(ΔDT)≈ΔiLmr[(1－D)T]－ΔiLm[(1－DT)]（28）

解得

ΔD≈(1－D)（29）

代入式（27）得

Deff=D－（1－D）（30）

從式（29）可以看出，丟失占空比與輸出負(fù)載無關(guān)。在相同電氣規(guī)格和電路參數(shù)條件下，其值大概為有源箝位Flyback變換器滿載時(shí)丟失占空比的1/2。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

為了驗(yàn)證上述的ZVS軟開關(guān)實(shí)現(xiàn)方法，本文設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)驗(yàn)電路，其規(guī)格及主要參數(shù)如下：

輸入電壓Vin 40～56V；

輸出電壓Vo 20V；

輸出滿載電流Io 3A；

工作頻率f 100kHz；

S1及S2 IRF640；

主變壓器激磁電感Lm 222μH；

主變壓器原副邊匝數(shù)N1：N2：N3 39：15：15；

輔助變壓器激磁電感Lmr 10μH；

輔助變壓器原副邊匝數(shù)n1：n2 13：13。