UC3855A/UC3855B高性能功率因數(shù)預(yù)調(diào)節(jié)器

作者：時間：2011-04-14 來源：網(wǎng)絡(luò)

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容大約為 500 pF，同時在外部添加了 500 pF 的電容。該電容器限制了關(guān)閉端的 dv/dt，由此減小了密勒效應(yīng)。另外，由于開關(guān)電流轉(zhuǎn)向至電容器，這樣也減少了關(guān)閉損耗。電容器必須為一個較好的高頻電容器，同時也需要較低的 ESR 和 ESL。電容器應(yīng)也能對關(guān)閉端相對較強(qiáng)的充電電流進(jìn)行調(diào)控。兩種比較好的材質(zhì)為聚丙烯膜介質(zhì)，或陶瓷材料。

將 L 和 C 合并可得出諧振 1/4 周期：

現(xiàn)在可以計算出諧振電流對輸出電壓的影響。試回想，為確保諧振電感在高線壓情況下的放電：

對于一個升壓轉(zhuǎn)換器而言，則為：

將 (1) 代入 (2)，求解 VO，從而得出：

可以代入先前確定的值求解方程式 (3)，得出一個 405V 的最小輸出電壓值。這就要求 VO 的設(shè)計值為 410 V。

4.3.3 ZVT 開關(guān)及整流器的選擇

由于其漏-源電容的放電，因此 ZVT 開關(guān)也會帶來一個最小限度的開啟損耗。但是，由于諧振電感限制了開啟電流，因此 ZVT 開關(guān)不會帶來強(qiáng)電流和電壓交迭。無論如何，開關(guān)都不會帶來關(guān)閉及傳導(dǎo)損耗。盡管峰值開關(guān)電流確實(shí)高于主開關(guān)電流，但是占空比較小，從而將傳導(dǎo)損耗保持在一個較低的值。由于平均漏電流較低，因此 ZVT 開關(guān)為一個或兩個裸片尺寸的大小，且小于主開關(guān)。ZVT 開關(guān)的開啟時間為：

峰值 ZVT 開關(guān)電流等于峰值 ZVT 電感電流。通過假設(shè)出一個方波信號，可以得出開關(guān) RMS 電流一個相對保守的近似值。RMS 電流近似值為：

這與最大負(fù)載和最大 ZVT 開啟時間下峰值大約為 14 A 的情況相符合，但是，RMS 僅為 3.9 A。在這一應(yīng)用中，比較合適的器件是 Motorola MTP8N50E，這是一款 500V、8A、RDS (ON) 為 0.8Ω 的器件。與主MOSFET 一起，將一個 5.1Ω ?的電阻器與柵極串聯(lián)放置，從而抑制開啟端的寄生振蕩，同時將一個肖特基二極管和電阻器與該電阻器并聯(lián)放置，從而加速關(guān)閉。在 ZVTOUT 至接地端之間放置一個肖特基二極管，以防止引腳在低于接地時被驅(qū)動。該二極管的位置應(yīng)盡可能的接近該器件。

ZVT 電路所需的整流器也將流過一個相對較弱的 RMS 電流。tZVT 到負(fù)載期間，二極管 D2 將返還存儲于諧振電感中的能量。D2 應(yīng)為一個超速恢復(fù)二極管，一般選用與 D1 速度相近的二極管。為 D2 所選用的二極管是 Motorola MURH860，這是一款 trr≈?35 ns、600V 的器件。

當(dāng)電感重置時，二極管 D3 阻止電流流經(jīng) QZVT 主體二極管。該二極管與 QZVT 一樣，具有相同的峰值和 RMS 電流。D3 應(yīng)為一個快速恢復(fù)二極管，從而減弱來自諧振電感的 QZVT 的漏-源電容。當(dāng) ZVT 開關(guān)關(guān)閉時，存儲于 D3 正極節(jié)點(diǎn)電容量會與 ZVT 電感發(fā)生諧振現(xiàn)象。將這一效應(yīng)最小化會減少這一節(jié)點(diǎn)上所需的緩沖量。此處所選用的二極管為 MUR460。這是一款 trr≈?75ns、600V、4A 器件。

總而言之，ZVT 電路中的兩個二極管都有較低的 RMS 電流。除了阻斷電壓（兩種情況下都等于 VO），主要的選擇標(biāo)準(zhǔn)為逆向恢復(fù)時間。選用具有快速恢復(fù)時間的器件將減少寄生振蕩、降低損耗以及 EMI。

4.3.4 ZVT 緩沖電路

ZVT 電路需要更多的方法來抑制在 ZVT 電感電流降至 0 時就會發(fā)生的寄生振蕩。圖 10A 顯示了沒有經(jīng)過適當(dāng)抑制時 ZVT 電感電流及二極管 D2 正極電壓。該圖表明當(dāng)電感電流開始向輸出端放電（QZVT 處于關(guān)閉狀態(tài)）時，正極電壓則處于 VOUT（由于 D2 正在進(jìn)行傳導(dǎo)）。當(dāng)電感電流變?yōu)榱?，由于貫穿主開關(guān)體二極管電感的另一端被控制至 0 V，電壓振鈴為負(fù)。正極電壓能輕易地出現(xiàn)負(fù)振蕩，以將輸出電壓翻一倍。這就增加了二極管的反向電壓力，為輸出電壓的三倍！將節(jié)點(diǎn)電容量維持在一個最小值，并使用快速恢復(fù)二極管，不但可以減少振鈴，而且還可提升電路性能。

一些抑制振蕩的方法已經(jīng)在 [4,7] 中提出。在這一電路中研究了兩種方法，即飽和電抗器和電阻性阻尼。從接地到 D2 正極之間通過一個二極管連接一個 51Ω、10W 無電感電阻。飽和電抗器與諧振電感串聯(lián)放置，并利用一個纏有 8 圈繞組的Toshiba 飽和磁芯 SA 14 x 8 x 4.5 進(jìn)行實(shí)施。電阻性阻尼方法可以防止節(jié)點(diǎn)發(fā)生振蕩。但是，當(dāng) D1 在進(jìn)行傳導(dǎo)時，這并不能阻止電流流入 D2（這是由于當(dāng) QMAIN 關(guān)閉時，dv/dt 會貫穿 Lr）。如果這個時候電流流經(jīng) D2，那么當(dāng) QZVT 開啟時，D2 就會流過逆向恢復(fù)電流。由于其自身的高阻抗，飽和電抗器能阻止該電流。LS 也能阻止來自節(jié)點(diǎn)電容的 Lr，這就防止了節(jié)點(diǎn)發(fā)生振蕩。

在沒有電阻性阻尼的情況下，飽和電抗器能運(yùn)行完好，而這也是該項(xiàng)設(shè)計中所選用的方法。飽和電抗器如果能有效的對電路進(jìn)行減振，那么就可以免去電阻性阻尼的安裝。但是，由于設(shè)計出來的 LS 是用來飽和每一個開關(guān)循環(huán)，所以磁芯損耗很大一部分取決于材質(zhì)，同時該損耗能引起磁芯溫度上升過高。在這一電路中，磁芯降溫處理是必需的。通過使用一個更大的 MS 18 x 12 x 4.5，嘗試了另一個可選設(shè)計，該 MS 運(yùn)行時溫度更低，盡管它也需要進(jìn)行降溫處理。對該電路的優(yōu)化處理能有效地減少 ZVT 電路中的損耗。在該設(shè)計中，阻尼網(wǎng)絡(luò)損耗大約為 2W。圖 10B 顯示了使用 LS 對節(jié)點(diǎn)進(jìn)行阻尼的相同電路的情況。