一種雙晶體管正激有源鉗位軟開關(guān)電源的設(shè)計(jì)
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現(xiàn)在世界資源短缺，各國政府及社會(huì)各界越來越要求節(jié)能降耗。中國政府也正秉持這一國際化趨勢的理念在不斷邁進(jìn)，這一趨勢在未來幾年還會(huì)加速，這勢必為響應(yīng)這一國際趨勢的科技型企業(yè)帶來巨大的機(jī)遇。同時(shí)對技術(shù)薄弱的電源企業(yè)就是一個(gè)巨大的考驗(yàn)。在電源行業(yè)來講，這幾年大家一直致力于80PLUS的產(chǎn)品研發(fā)，時(shí)至今日，這項(xiàng)技術(shù)在大的企業(yè)已經(jīng)得到普及。接下來的方向就是如何來達(dá)到85PLUS的要求。這對于一般的適配器或高電壓直流輸出的電源來講沒有什么問題，大家很容易就可以實(shí)現(xiàn)。但是對于一般的PC電源或服務(wù)器電源這種帶多輸出中低直流電壓的電源來講，要達(dá)到85PLUS就不這么容易了。電源目前常見的幾種可以實(shí)現(xiàn)高效率的電路拓?fù)鋪碇v，單晶體管有源鉗位技術(shù)現(xiàn)在有很多廠商推廣，但是目前使用情況還是不太普及，全橋零電壓開關(guān)的技術(shù)也有人使用，也同樣沒有得到廣泛普及。現(xiàn)今在大的電源使用上大家最常用的就是雙晶體管正激，目前很多廠商從300W～1200W的范圍都有使用，同時(shí)可以滿足80PLUS的要求，但是目前要作到85PLUS就很難，不進(jìn)行一些技術(shù)變更幾乎不可能。基于目前的情況，本文介紹一種利用有源鉗位技術(shù)在雙晶體管正激上實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)的設(shè)計(jì)方法，并給出實(shí)際的設(shè)計(jì)案例及實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
參閱圖2至圖7，詳細(xì)講述雙晶正激有源鉗位開關(guān)電源的工作過程如下：
2)諧振階段(t1～t2)，如圖3所示，在占空比的控制下，第一主開關(guān)管VT1和第二主開關(guān)管VT2在t1時(shí)刻同時(shí)關(guān)斷，變壓器磁芯極性反轉(zhuǎn)。因輸入電源和變壓器的勵(lì)磁電感的作用給VT1和VT2的寄生電容COSS1，COSS2 充電，由于電容電壓不能突變，第一主開關(guān)管VT1和第二主開關(guān)管VT2在ZVS狀態(tài)下關(guān)斷。同時(shí)變壓器的勵(lì)磁電流開始給鉗位開關(guān)管VTR1的寄生電容 COSS放電，經(jīng)VTR1的體二極管給鉗位電容CR1充電。次級VD1截止，VD2導(dǎo)通，L1經(jīng)過VD2續(xù)流繼續(xù)給負(fù)載RL供電。
本文介紹的雙晶體管正激有源鉗位開關(guān)電源同時(shí)擁有單晶正激有源鉗位和雙晶正激兩者的優(yōu)點(diǎn)，適合于高壓中大功率應(yīng)用，并且磁芯得到有效的復(fù)位，磁芯利用率得到提高，占空比可以超過0.5，甚至可以達(dá)到0.7。如果輸入電壓為380V，占空比在0.7時(shí)，主開關(guān)管反壓也才634V左右，在高電壓應(yīng)用中有較大的好處，做到了零電壓開關(guān)，效率比雙晶正激有較大的提高，同時(shí)也減少了EMI的干擾。而次級波形無死區(qū)時(shí)間，適合采用自驅(qū)動(dòng)同步整流，對低電壓大功率輸出有很大的好處，頻率也可以相應(yīng)的提高，可節(jié)省磁芯材料，減小體積，初次級開關(guān)管的電壓應(yīng)力也相應(yīng)減小。
實(shí)際波形結(jié)果
我們實(shí)際用一般雙晶體管正激的產(chǎn)品經(jīng)過改進(jìn)，將其調(diào)整為上述的有源鉗位方式，其實(shí)際的雙晶體管工作波形如圖9～圖12所示。
從圖13可以看到正向電壓39V，負(fù)向電壓26V，占空比為0.42。所以次級整流部分的組件耐壓可以比原本的規(guī)格降下來很多，這對效率提升有很大的好處。
結(jié)束語
本文介紹的線路目前已經(jīng)在實(shí)際運(yùn)用中得到驗(yàn)證，它充分體現(xiàn)了文中講述的幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)，對于材料選用余量，產(chǎn)品效率提升起到了很大的好處。運(yùn)用這個(gè)線路做的大功率服務(wù)器電源1000W實(shí)例目前不僅滿足了80PLUS銀牌的標(biāo)準(zhǔn)，再在二次輸出整流及材料選擇上稍加改善，完全可以達(dá)到金牌的標(biāo)準(zhǔn)。所以此線路可讓廣大電源設(shè)計(jì)者在線路選擇上多一個(gè)有益的方案。
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