一種Flyback軟開關(guān)實(shí)現(xiàn)方法
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T為開關(guān)周期。
則激磁電感電流的最大值和最小值可以表示為：
ILmmax=(VinDT)/2Lm＋Io/n（2）
ILmmin=(VinDT)/2Lm－Io/n（3）
式中：Io是負(fù)載電流。
從上面的原理分析中可以看到S1的軟開關(guān)條件是由|ILmmin|使S1的輸出結(jié)電容放電，同時(shí)通過變壓器對(duì)S2的輸出結(jié)電容充電來創(chuàng)造的；而S2的軟開關(guān)條件是由|ILmmax|對(duì)S1的輸出結(jié)電容充電，同時(shí)通過變壓器使S2的輸出結(jié)電容放電來創(chuàng)造的。
S1及S2的軟開關(guān)極限條件為儲(chǔ)存在Lm上的能量對(duì)S1和S2的輸出結(jié)電容充放電，足以令其中一結(jié)電容放電到零，而另一結(jié)電容充電到最大。
這樣S1的極限條件為
(nVo＋Vin)2(=)
Lm
（4）
S2的極限條件為
(nVo＋Vin)2(=)
Lm
（5）
式中：C1，C2分別為S1和S2的輸出結(jié)電容。
由于在實(shí)際電路中死區(qū)時(shí)間比較小，因此可以近似認(rèn)為在死區(qū)時(shí)間內(nèi)電感Lm上的電流保持不變，即為一個(gè)恒流源對(duì)開關(guān)管的結(jié)電容進(jìn)行放電。在這種情況下的軟開關(guān)條件稱為寬裕條件。
S1的寬裕條件為
(nVo＋Vin)≤|ILmmin|tdead1（6）
S2的寬裕條件為
(nVo＋Vin)≤|ILmmax|tdead2（7）
式中：tdead1，tdead2分別為S1及S2開通前的死區(qū)時(shí)間。
由于能量由電源向負(fù)載傳送，即負(fù)載電流IO>0，比較式（2）與式（3）可知|ILmmax|>|ILmmin|，特別是在滿載時(shí)，|ILmmax|>>|ILmmin|。所以S2的軟開關(guān)實(shí)現(xiàn)比S1要容易得多。因此在具體的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中，關(guān)鍵是要設(shè)計(jì)S1的軟開關(guān)條件。首先確定可以承受的最大死區(qū)時(shí)間，然后根據(jù)式(6)及式(3)推算出激磁電感量Lm。在能實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)的前提下，Lm不宜太小，以免造成開關(guān)管上過大的電流有效值，使開關(guān)的導(dǎo)通損耗過大。
3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
設(shè)計(jì)了一個(gè)48V輸入、5V/5A輸出的帶輔助繞組的Flyback電路模型，給出了實(shí)驗(yàn)結(jié)果，進(jìn)一步驗(yàn)證了上述軟開關(guān)實(shí)現(xiàn)方法的正確性。該變換器的規(guī)格和主要參數(shù)如下：
輸入電壓Vin 48V；
輸出電壓Vo 5V；
輸出電流Io 0～5A；
工作頻率f 100kHz；
主開關(guān)S1，S2 IRF730，IRFZ44；
激磁電感Lm 70μH；
變壓器原副邊及輔助繞組匝數(shù)比 26∶4∶4。
圖4分別給出了輕載（1A）及滿載（5A）時(shí)的實(shí)驗(yàn)波形，從圖4（g）～圖4（j）可以看到開關(guān)管S1及S2在輕載和滿載時(shí)都實(shí)現(xiàn)了軟開關(guān)。
（a）Current of D(1A) （b）Current of D(5A)
（c）Current of S2(1A) （d）Current of S2(5A)
（e）Current of S1(1A) （f）Current of S1(5A)
（g）Soft switching of S1(1A) （h）Soft switching of S1(5A)
（i）SoftswitchingofS2(1A) （j）SoftswitchingofS2(5A)
圖4 實(shí)驗(yàn)波形
4 結(jié)語
本文分別分析了電路工作在輕載及滿載時(shí)的情況，即輸出整流二極管分別處于斷續(xù)及連續(xù)狀態(tài)，此兩種狀態(tài)分別有自己的優(yōu)缺點(diǎn)，斷續(xù)狀態(tài)可以實(shí)現(xiàn)二極管的零電流關(guān)斷，但其電流應(yīng)力較高，而連續(xù)狀態(tài)則剛好相反。因此，可以根據(jù)具體的需要，將電路設(shè)計(jì)在其中一個(gè)狀態(tài)或跨越兩種狀態(tài)。
評(píng)論