概述
单端改换器的磁复位技能
运用单端阻隔变压器之后,变压器磁芯如安在每个脉动作业磁通之后都能康复到磁通起始值,这是发生的新问题,称为去磁复位问题。因为线圈经过的是单向脉动激磁电流,假如没有每个周期都效果的去磁环节,剩磁通的累加或许导致呈现饱满。这时开关导通时电流很大;断开时,过电压很高,导致开关器材的损坏。
剩下磁通本质是磁芯中仍残存有能量,怎么使此能量搬运到别处,便是磁芯复位的使命。详细的磁芯复位线路能够分红两种:
一种是把铁芯残存能量天然的搬运,在为了复位所加的电子元件上消耗掉,或许把残存能量反应到输入端或输出端;另一种是经过外加能量的办法逼迫铁芯的磁状况复位。详细运用那种办法,可视功率的巨细、所运用的磁芯磁滞特性而定。
在磁场强度H为零时,磁感应强度的多少是由铁芯资料决议。图a的剩下磁感应强度Br比图b小,图a一般是铁氧体、铁粉磁芯和非晶合金磁芯,图b一般为无气隙的晶粒取向镍铁合金铁芯。
关于剩下磁感应强度Br较小的铁芯,一般运用搬运损耗法。搬运损耗法有线路简略、牢靠性高的特色。关于剩下磁感应强度Br较高的铁芯,一般运用逼迫复位法。逼迫复位法线路较为杂乱。
简略的损耗法磁芯复位电路是由一只稳压管和二极管组成,稳压管和二极管与变压器原边绕组或和变压器副边绕组并联,磁芯中残存能量因为稳压管反向击穿导通而损耗,它具有两种功用,既能够约束功率开关管过电压又能够消除磁芯残存能量。在实践运用中因为变压器从原边到副边的漏电感(寄生电感)存在,这个电感中也有存储的能量,因而一般把稳压管和二极管与变压器原边绕组并联连接。这种电路只适用于小功率改换器中。
几种磁复位方法
三绕组复位法
RCD复位
有源钳位
双管正激
三绕组复位法
长处:
技能老练牢靠,磁化能量可无损地回馈到直流电网中去。
缺陷:
附加的磁复位绕组使变压器的结构和规划杂乱化;
开关管关断时,变压器漏感引起的关断电压尖峰需求RC缓冲电路来按捺,尤其是变压器满载时;
开关管接受的电压与输入直流电压成正比,当变压器作业在宽输入电压规模时,有必要选用高压功率MOSFET,而高压功率MOSFET的导通电阻较大,然后导致导通损耗较大;
Uin=Uinmax时,占空比d=dmin很小,不易于大功率输出。
RCD复位
Cs:晶体管输出电容、钳位二极管结电容、折算到原边的整流二极管结电容和变压器绕组电容之和
t=t0~t1期间,开关管导通变压器上的磁化电流添加;t=t1时VM 关断,随后以负载折算到原边的电流Io/n给Cs线性充电;
t=t2时开端磁复位,Cs与Lm谐振使得磁化电感能量有一部分搬运到Cs 中去,剩下的磁化电感能量和变压器漏感能量消耗在钳位电阻R中;
t=t2时开端磁复位,Cs与Lm谐振使得磁化电感能量有一部分搬运到Cs 中去,剩下的磁化电感能量和变压器漏感能量消耗在钳位电阻R中;
在t=t4~t5期间,Cs中贮存的能量传递到磁化电感Lm中去。
可推导出钳位电压为:
① Uc与Uin无关;
②增大Lm可下降Uc;
③ 添加Cs,可下降Uc;这可经过在VM漏源两头外并电容来完成.但这却添加了功率开关的容性注册损耗;
④减小源副边总漏感L1k可下降Uc,这是下降钳位电压的关键因素。
长处:
磁复位电路简略;
功率开关电压较低;
占空比d可大于0.5,适用于宽输入电压场合。
缺陷:
大部分磁化能量消耗在钳位电阻中。因而,它广泛运用于价廉、功率要求不太高的功率改换场合。
有源钳位
为了简化剖析,假定输出滤波电感L和钳位电容Ccl足够大,因而可将它们别离作为电流源和电压源处理。变压器用磁化电感Lm 、原副边总漏感L1k和变比为n:1的抱负变压器表明。每个开关周期分为七个区间.原理波形如下图所示。
t=t0时,功率开关VM注册。VDC与VD2截止.VD1注册;
t=t1时。功率开关VM关断,以Io/n对电容Cs充电.使得UDs增大;
t= t2时。UDs=Uin ,VD1关断,VD2注册,磁化电流对C2 充电.即 Lm与Cs 谐振,部分磁化能量搬运到Cs中去;
t=t3时,UDs=Uin +Uc1,VDC注册.i m以-Uc1/Lm 斜率下降,一直到t4 时间为零,钳位开关VMC 应在t3~t4 期间加上注册信号;
t=t4时,i m开端变负,VMc 完成了零电压注册,i m仍以一Ucl/L m斜率下降,铁心作业在第三象限;
t=t5时,VMc关断,Lm与Cs开端谐振,C s以负的磁化电流放电,能量回馈到电网及搬运到磁化电感中去;
t=t6时,UDS下降到Uin,VD1注册,为i m在副边续流供给了通路;
t=t7 时,VM再次注册,开端了另一周期。由此可见,钳位开关VM 完成了零电压开关(ZVS),功率开关VM 完成了零电压关断,但非零电压注册。
长处:
变压器磁化能量和漏惑能量可重复运用;
可运用低压功率MOSFET和二极管;
ZVT-PWM作业方法;
占空比d可大于0.5;
变压器铁心作业在一、三象限双向对称磁化,铁心运用率高,铜损小
缺陷:
多用一个钳位开关,添加了驱动电路难度和改换器本钱。
双管正激
优 点 :
加 于 每 个MOSFFT的最大电压仅为VDD。
减 少 了搅扰尖峰,有利于减小了应力和噪声
可 以 有 效地防止误触发引起的短路毛病。
缺 点 :
需 要 更 多的开关器材,添加了本钱。
电路 中 过多的器材或许下降功率,但能够经过运用低
额外电压的MOSFET下降电阻RDS(on)来进步功率。
占空 比 小于50%,受开关频率的约束。