准谐振

准谐振第 !" 卷第 ! 期 #$$% 年 & 月电力电子技术 ’()*+ ,-*./+(01.2 3(-4!"5 6(4! 780*5 #$$% 图 9 :; 模式反激控制方式 ! 概述近年来! 在电源开发中广泛采用了各类谐振技术和同步整流技术!而且准谐振":;#技术亦越来越多地应用在高效率$低成本电源中% 该技术通过将硬开关转换器和谐振方式相结合 ! 并在功率 ?,@周围加上电流或电压型谐振网络! 使开关电源实现了零电流&AB>#或零电压&A3>#工作方式% " 准谐振电源的工作频率确定 ...

第 !" 卷第 ! 期 #$$% 年 & 月电力电子技术 ’()*+ ,-*./+(01.2 3(-4!"5 6(4! 780*5 #$$% 图 9 :; 模式反激控制方式 ! 概述近年来! 在电源开发中广泛采用了各类谐振技术和同步整流技术!而且准谐振":;#技术亦越来越多地应用在高效率$低成本电源中% 该技术通过将硬开关转换器和谐振方式相结合 ! 并在功率 <=>?,@周围加上电流或电压型谐振网络! 使开关电源实现了零电流&AB>#或零电压&A3>#工作方式% " 准谐振电源的工作频率确定准谐振技术综合电流调节模式和去磁检测功能!使电源在任何输出负载$任何线性输入电压条件下!通过延迟开关关断时间!使开关管漏!源电压降至最低! 以保证其在临界导通模式下以最低的漏极电压进行开关动作!减少尖刺干扰!最终达到降低其损耗的目的% 由此可知! 电源的谐振工作频率将随着负载和输入电压条件的变化而变化! 以实现 A3> 功能% 对此!确定工作频率是电源设计的关键!图 9 示出 :; 模式反激控制方式%由图可见!该控制方式除了需要标准的 ’C< 线路外! 还增加了初级电感 !D和谐振电容 "D构成的谐振网络% 图 # 示出了工作在 A3> 状态的 :; 转换器的工作波形!波形分别为 <=>?,@ 漏!源信号 #E2&$#$初级电感电流 %’&$#及 <=>?,@ 驱动波形!据此可对整个工作周期进行分析!并求出谐振工作频率 &2% &9#磁化时间 $(0% 此时开关导通!初级电感电流和漏极电压趋于零! 迫使输入电压 #10流进 !D!达到 ’D后开关关断!则磁化时间’ $(0F(D!D G#10 &9# 反激式准谐振开关电源工作频率确定及电源研制汪洋! 林海青! 常越 &上海交通大学! 上海 #$$#!!# 摘要’采用 =6>,#电源% 介绍了用准谐振技术使反激式开关电源获得的零电压切换效果!详细讨论了该电源工作频率的确定方法!给出了所研制电源的电路及其工作波形% 由电路波形及测量数据看出!改进后的电路开关损耗显著降低!取得了较好的效果% 关键词’电源( 脉宽调制 G 准谐振( 零电压切换中图分类号’@6I& 文献标识码’J 文章编号’9$$$K9$$L"#$$%)$!M$$"#M$! #$%&’()*+ ,&%-.%*/0 1%(%&*)*’()2* ’*3 4’*.&’/(.&% 25 678 ,90:’/; <.’=)!>%=2*’*( ?2@%& A.$$90 CJ6N OP0QR SH6 TP1!U10Q5 BTJ6N V8* ")*+,-*+% .%+/$/,- 0,%1234%$55 )*+,-*+% #$$#!!5 "*%,+) B:=(&’/(C@W* P8/W(+2 E*X*-(D*E P :8P21!;*2(0P0/":;) A*+(!3(-/PQ* >)1/.W10Q "A3>) D()*+ 28DD-V )1/W /W* .(0! /+(- .W1D (Y 2*+1* 6B’9# ZP08YP./8+*E [V =6>, *YY*./ (Y Y-V[P.\ 2)1.W10Q D()*+ 28DD-V 8210Q U8P21!+*2(0P0/ /*.W0(-(QV 12 D+*2*0/*E5P0E P Z*/W(E Y(+ E*/*+Z10Q /W* (D*+P/1(0 Y+*U8*0.V (Y :8P21!;*2(0P0/ ’()*+ >8DD-V 12 E12.822*E4 @W* .1+.81/ P0E 1/2 (D*+P/10Q )PX*2 (Y /W12 D()*+ 28DD-V P+* Q1X*04@W* *]D*+1Z*0/P- )PX*2 P0E /W* Z*P28+*E EP/P2 2W() /WP/ /W* 2)1/.W10Q -(22*2 (Y /W* D()*+ 28DD-V P+* E*.+*P2*E 21Q01Y1.P0/-V P0E P D*+Y*./ +*28-/ 12 ([/P10*E4 D%0 @2&3=CD()*+ 28DD-V( ’C< G :8P21!;*2(0P0/":;)( A*+(!3(-/PQ* >)1/.W10Q "A3>) !!!!!!定稿日期’#$$^M9#M$& 作者简介’汪洋"9"_%)!男!北京人!工程师! 研究方向为电力电子技术% 图 # 工作在 A3> 下 1E2和 %’ "# !!"漏感影响时间 !"## 此时开关关断$在 ""$和 #%共同作用下产生斜率为 $% &%%的漏极电压上升斜坡’若忽略漏极上其他电容影响$其峰值电压为% &() *+,-&./0’!&10&2"0$% ""$%313! !4" 次级二极管在时间 &5)!!"达到 ’!&10(6"时开始传导# 上升时间为% !7- &./0’!&10&6"0$% ""$%313!" #%% $% !8" !8" 磁芯复位时间 !166# 漏感复位后$&./加上输出反射到初级的电压 &6$ 产生的 &(达到稳态值$随后磁芯完全复位$峰值电流降到零$则磁芯复位时间为% !166-$% "%’!&10&6" !9" !:"延迟时间 !;# 由图 4 开关波形可知$由于电感和 %%在漏极上产生阻尼振荡$并形成不同的电压下降位置$称其为&谷’# 若使 <=>?@A 恰好在这些谷底的中间进行开关转换$ 即在电压最小值位置触发导通$且 &6相对于 &./足够高$则 <=>?@A 将在零电压下重新导通$从而实现 BC>’此时平均开关损耗将会最小’尤其是容性损耗D )EFG%- H4 %313&() 4*)$I !J" 因而$KL功能会在 &()最低时激活 M=>?@A$变压器辅助绕组提供了磁芯的磁通信号到控制芯片$ 帮助检测磁芯复位状况$漏极电压达到最小#图 4所示波形为典型的准方波谐振电源的波形$!;发生在磁芯复位之后$KL 电源根据不同输入&输出工作条件产生不同 !;# 根据振荡可知% ( &./0GN!!’!&10&6"O1)!4!*%P.* !"% & (! -I !Q" 式中 !())阻尼系数分析式!R"可知$当 O1)!4!*%P.* !"-NH 达到最小值时$4!*%P.* !为零或 !# 延迟时间为% !;- H4*%P.* !! "%#%! !R" 该结果仅在阻尼系数较低时才有效$ 但经验表明$多数情况下这一结果已经足够了# 因此$可通过前面的介绍和根据输入功率来推导开关周期$即% !)-!1/0!"$0!1660!; !S" 工作频率为% *)- H +% "%&./ 0 &/0’!&10&6"0+% ""$#%!% &#% +% 0+% "%’!&10&6" 0! "%,%%! !T" 为了获得未知数据 $%峰值$ 需要通过典型的反激式变压器功率计算公式 % )./- )1" ! " # "%$% 4*) !HI" 整理得% $%- 4)1""% *)! !HH" 式中 ")))效率联立式!HH"和式!T"得式!H4"% !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!$%- 4)1""% "% &./ $%0 "%’!&10&6" $%0! "%%%! 0 &./0’!&10&6"0$% ""$%%!% &%%$%’ (! !H4" 一旦求出 $U$即可通过式!T"计算出 *)# ! "#$%&’(电源制作实例采用 =V>@MW公司的 VXUH4IR 芯片$ 利用 KL 技术制成了 JIY 的 ZX&[\ 开关电源# 其技术要求为交流输入电压 SJ$49IC$直流输出电压 H4C$输出功率 JIY# !H" 变压器的设计计算得初级滤波电容电压 &%% *./- 4! &Z\ *./-H4IC*取最低直流输入电压 -./ *./- HIIC$ 则计算滤波电容最高电压 &%% *E,- 4! &Z\ *E,- 88TC* 需要 )1-JIY$ 设效率 "-SJ]$ 则 )./^)1 &"^ JS_‘Y+ -./*./下平均电流值 $./EFG^ )./&!&%%*./"^I_J‘‘a# 采用 b(())^SIIC 的 <=>cdA 作为开关元件$计算得到其反激电压 &6-SIICN&%% *E,N&)%.$G-HHQC$ 得到反激式最大占空比 .*E,-&6 &!&6 0&%e *./"-I_J9# 根据图 4 所示的不连续导通模式电流波形$计算得初级峰值电流 $% -4$./ EFG &.*E,)4_HTaf结合式!HH"$选定 &./ *./’)1 *E, 下 *) *E,-89$gh$计算得 "%- 4)./ &!$%4*)" -I_R4*gf 根据等式 !H"$ 计算得 !1/ - $%"% &&./)HJ_S")# 变压器选择 d\4S 的磁芯$ 有效磁通面积 /G- SH**4$最大的工作磁通密度 0*E,-I_4JA$计算得初级绕组的线圈匝数 1%-&%e *./ !1/ &!0*E,2G"-RS 匝*计算得变压器磁芯常数 2i-"% &1%4)HH_S/g’ 考虑到集肤效应 $ 旋转电流会产生一定的影响 $ 可由直径 I_8S** 的绕线双股并绕f&1-H4C 条件下$ 次级绕组匝数 1)-&)!HN.*E,"1% &!.*E,-%% *./")S 匝$采用 I_99** 的铜线 9 股并绕* 参照次级绕组匝数$计算得辅助绕组匝数 1Ej,-!&Ej,0&6;("1) &&))S 匝$ 辅助绕组采用 I_8S** 的单线绕制# 输出采用 i\ 阻尼减振网络$ 由变压器偏置绕组,"4$3T$Ck8$%9$%J$CBH构成$ 用辅助绕组既能提供 (OO’又能加强短路保护效果+ 阻尼元器件的参数反激式准谐振开关电源工作频率确定及电源研制 T8 第 !" 卷第 ! 期 #$$% 年 & 月电力电子技术 ’()*+ ,-*./+(01.2 3(-4!"5 6(4! 780*5 #$$% 图 ! ##$3 输入!#9 输出时电压!电流波形及导通损耗比较为 !":;4%! 一旦加入电感后电压值很容易超过控制器的反向耐压!此时该网络会阻止任何峰值!串联电阻的电感避免了更多的欧姆损耗" 为了减小漏感的影响! 初级绕组被分成两部分绕制!即三明治绕法!每部分绕制匝数的 ;?#!次级绕组插入初级的两部分之间"具体绕制方法如下#最里层为辅助绕组$ 第二部分为初级绕组第一个 ;?#$第三部分为次级绕组$最外层为初级绕组第二个 ;?#" %#&初级电流控制计算得感应电阻 !%:#@A BCD? $E,@" ! 试验图 ! 是采用 6F’;#$G 芯片与采用 @I’##! 芯片制成的电源实际电压’电流波形’开关导通损耗的比较!显然!采用 6F’;#$G 制成的电源的导通损耗要小得多" 得到一个方波!并利用该方波来驱动同步续流管" 在 & 中!信号沿从低到高过渡时!’6’ 导通!同步续流管的栅极电容放电"当信号从高到低过渡时! 6’6导通同步整流管的栅极信号就建立起来" 综上所述!方法%;&实现起来比较容易!但是需要的元件要多一些! 对同步续流管的驱动设计要求很高"方法%#&比较理想!只要变压器绕制达到要求! 效果是很明显的!既可以提高效率!又可以提高功率密度"其主要缺点是变压器的制作工艺要求高!不利于批量生产" ! 结论本文提到的这种驱动方法的优点有# "不需要额外用来传递驱动信号的磁性元件! 增加了功率密度!降低了成本$#在不影响主功率传递的情况下! 增加了驱动信号传递通道! 提高了功率变压器的利用率$$充分利用了磁芯的横截面积!在驱动信号传递通道上的漏感非常小!因此有很小的延迟时间!一般只有 #!!02$%虽然增加了绕组缠绕的复杂性!但由于使用了多层 ’FK!故不会增加成本" 总之!在正激电路上使用该方法可以降低成本! 使结构更加简单" 进一步优化了正激电路与同步整流技术!打破了常规的思维方式!提高了效率!具有很好的低压大电流应用性能" 参考文献 L;M N(0*-!OC0 71/C+84A1PQ ,RR1.1*0.S >-STC.< F(0U*+/*+ 8210P JS0.Q+(0(82 V*./1R1.C/1(04N,,, 9’,F"$#!#$$#WX&G!XG;4 L#M 胡宗波!张波4新型栅极电荷保持驱动同步整流器的研究 L7M4电工技术学报! #$$!!;X%#&#=%!%$4 L!M FQ+12/(EQ*+ K+1YP*4 @Q* NBE-1.C/1(0 (R JS0#.Q+(0(82 V*./1R1*+2 /( /Q* O*21P0 (R N2(-C/*Y! J10P-*#,0Y*Y >(+)C+Y F(0U*+/*+2 LZM4 @*DC2 N02/+8B*0/2 N0.(+E(+C/*Y 9EE-1.C/1(0 ’CE*+!#$$#4 [上接第 X" 页\ " 结论通过实验比较! 试验表明采用准谐振技术的开关损耗!待机功耗等方面特性尤为突出!可实现高效’低功耗’低成本等中小功率电源设计要求" 参考文献 L;M 徐德高5金刚4脉宽调制变换器型稳压电源LHM4北京#科学出版社!;"X!4 L#M 刘胜利4现代高频开关电源实用技术LHM4北京电子工业出版社!#$$;4 L!M 赵以敏4开关电源的设计与应用LHM4上海#上海科学普及出版社!;""%4 L=M ]*1/Q A K1--10P24J)1.QB(Y* ’()*+ J8EE-S AC0YT((

                    本文档为【准谐振】，请使用软件OFFICE或WPS软件打开。作品中的文字与图均可以修改和编辑，
                    图片更改请在作品中右键图片并更换，文字修改请直接点击文字进行修改，也可以新增和删除文档中的内容。 
 该文档来自用户分享，如有侵权行为请发邮件ishare@vip.sina.com联系网站客服，我们会及时删除。

                    [版权声明] 本站所有资料为用户分享产生，若发现您的权利被侵害，请联系客服邮件isharekefu@iask.cn，我们尽快处理。

                    本作品所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权，请谨慎使用。

                    网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽..)目的在于配合国家政策宣传，仅限个人学习分享使用，禁止用于任何广告和商用目的。
                

下载需要：免费已有0 人下载

立即下载

准谐振

你可能还喜欢