一種帶輔助變壓器的Flyback變換器ZVS軟開(kāi)關(guān)實(shí)現方案

2.3 輔助變壓器激磁電感Lmr設定

為了實(shí)現S1的ZVS軟開(kāi)關(guān)，在(1－D)T時(shí)間內，激磁電感Lmr上電流必須反向，即

(1－D)>iLmrmax（18）

iLmrmax=iLmmax≈（19）

將式（19）代入式（18）得

Lmr（20）

另外，根據Lmr與S1及S2的輸出結電容諧振條件

>=?（21）

得

Lmr>=?（22）

Cr=Cr1＋Cr2（23）

而

iLmrmin=(1－D)T－iLmrmax（24）

將式（24）代入式（22）解得

Lmr=（25）

比較式（20）和式（25），Lmr應該根據式（25）來(lái)設定。

另外，由式（24）可以發(fā)現，輸入、輸出電壓一定時(shí)，隨著(zhù)負載的增加，iLmrmax增大〔見(jiàn)式（19）〕，iLmrmin減小，軟開(kāi)關(guān)就越不容易實(shí)現。所以，Lmr要根據滿(mǎn)載時(shí)軟開(kāi)關(guān)的實(shí)現條件來(lái)設定。而當輸入電壓為寬范圍時(shí)，隨著(zhù)輸入電壓的減小，iLmrmax增加〔由于電路工作在CCM，滿(mǎn)載時(shí)式（19）第二項可以忽略〕，iLmrmin表達式第一項減小，iLmrmin減小，軟開(kāi)關(guān)就越不容易實(shí)現。所以，對于輸出負載、輸入電壓變化的情況，Lmr要根據輸出滿(mǎn)載、輸入電壓最小時(shí)的軟開(kāi)關(guān)實(shí)現條件來(lái)設定。

同時(shí)需要指出，在能實(shí)現軟開(kāi)關(guān)的前提下，Lmr不宜太小，以免造成開(kāi)關(guān)管上過(guò)大的電流應力及導通損耗。

2.4 死區時(shí)間的確定

為了實(shí)現S1的軟開(kāi)關(guān)，必須保證在t5～t6時(shí)間內，S1開(kāi)始導通。否則，Lmr上電流反向，重新對Cr1充電，這樣，S1的ZVS軟開(kāi)關(guān)條件就會(huì )丟失。因此，S2關(guān)斷后、S1開(kāi)通前的死區時(shí)間設定對開(kāi)關(guān)管S1的軟開(kāi)關(guān)實(shí)現至關(guān)重要。合適的死區時(shí)間為電感Lmr與S1及S2的輸出結電容諧振周期的1/4，即

tdead1=（26）

一般而言，開(kāi)關(guān)管輸出電容是所受電壓的函數，為方便起見(jiàn)，在此假設Cr1及Cr2恒定。

2.5 有效占空比Deff的計算

有效占空比Deff比S1的占空比D略小，即

Deff=D－ΔD（27）

根據

ΔiLmr(ΔDT)≈ΔiLmr[(1－D)T]－ΔiLm[(1－DT)]（28）

解得

ΔD≈(1－D)（29）

代入式（27）得

Deff=D－（1－D）（30）

從式（29）可以看出，丟失占空比與輸出負載無(wú)關(guān)。在相同電氣規格和電路參數條件下，其值大概為有源箝位Flyback變換器滿(mǎn)載時(shí)丟失占空比的1/2。

3 實(shí)驗結果

為了驗證上述的ZVS軟開(kāi)關(guān)實(shí)現方法，本文設計了一個(gè)實(shí)驗電路，其規格及主要參數如下：

輸入電壓Vin 40～56V；

輸出電壓Vo 20V；

輸出滿(mǎn)載電流Io 3A；

工作頻率f 100kHz；

S1及S2 IRF640；

主變壓器激磁電感Lm 222μH；

主變壓器原副邊匝數N1：N2：N3 39：15：15；

輔助變壓器激磁電感Lmr 10μH；

輔助變壓器原副邊匝數n1：n2 13：13。