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一种带辅助变压器的Flyback变换器ZVS软开关实现方案
[发布时间]:2011年7月6日 [来源]:浙江大学电气工程学院 [点击率]:8438
【导读】: 摘要:提出了一种新颖的FLYBACK变换器ZVS软开关实现方案。一个较小的辅助变压器与主变压器串联,通过使辅助变压器原边激磁电感电流双向来达到主开关管的ZVS软开关条件。该方案实现了主辅开关管的Z...

摘要:提出了一种新颖的FLYBACK变换器ZVS软开关实现方案。一个较小的辅助变压器与主变压器串联,通过使辅助变压器原边激磁电感电流双向来达到主开关管的ZVS软开关条件。该方案实现了主辅开关管的ZVS软开关,限制了输出整流二极管关断时的di/dt,并且使变换器在任何负载情况下,都能在宽输入范围内实现软开关。

关键词:ZVS软开关;辅助变压器;电流双向

0    引言

    在很多通讯和计算机系统中,需要使用高功率密度、高效率的开关电源。提高开关频率可以减小电感、电容等元件的体积,是目前开关电源提高功率密度的一种趋势。但是,开关频率的提高,开关器件的损耗也随之增加。

    为了减小开关电源的开关损耗,提高其开关频率,软开关技术应运而生。软开关技术主要包括两种:零电压软开关(ZVS)及零电流软开关(ZCS)。在含有MOSFET开关器件的变换器拓扑中,零电压软开关要优于零电流软开关。

    Flyback变换器电路简单,在小功率场合得到了广泛的应用。基于Flyback变换器的ZVS软开关拓扑也得到了进一步的发展。最近几年,有源箝位ZVS软开关技术被提出,但它也存在一些缺点,比如,轻载时不能实现软开关。

    本文提出了一种带辅助变压器的Flyback零电压软开关电路,与有源箝位Flyback零电压软开关电路相比,它具有以下几个优点:

    1)电路在整个负载范围内都能实现软开关;

    2)任何负载情况下,电路都可以在宽输入范围中实现软开关;

    3)丢失占空比不随输出负载变化而变化,利于电路参数设计。

    下面分析了此电路的工作原理及软开关参数的设计,并以实验结果验证了该方案的有效性。

1    工作原理

    图1为本文提出的Flyback软开关电路,Tr为辅助变压器。其两个开关S1及S2互补导通,中间有一定的死区防止共态导通。主变压器T激磁电感Lm较大,使电路工作在电流连续模式(CCM),如图2中iLm波形所示。而Tr的激磁电感Lmr设计得较小(Lmr<<Lm),使流过Lmr的电流在一个周期内可以反向,如图2中iLmr波形所示。考虑到开关的结电容以及死区时间,一个周期可以分为7个阶段进行分析,各个阶段的等效电路如图3所示。其工作原理描述如下。

图1    带辅助变压器的Flyback变换器

图2    主要工作波形

(a)    阶段1[t0,t1]

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