功率開(kāi)關(guān)對電源效率的影響

當S1 關(guān)斷，則開(kāi)始模式 3，由于S2 的輸出電容被放電，故 vT1 也減小，最終，當 S2 輸出電容電壓等于 VCb. 時(shí)，它變?yōu)榱?。同時(shí)，由于 SR2 的反向偏置電壓消除，因此它的體二極管開(kāi)啟導通。然后，兩個(gè) SR 在這個(gè)模式中一起導通。S2 的體二極管在 S2 的輸出電容和 S1 的輸出電容完全放電后導通，由于兩個(gè) SR 均導通，iLO1 和 iLO2 均為續流，斜率分別為 CVO/LO1 和 CVO/LO2, ，而 vT1 和 vT2 均為零。由于 VCb 僅僅施加在漏電感上，它引起初級電流的極性快速變化。在 S2 的體二極管導通后 S2 開(kāi)啟， 從而實(shí)現 S2 的 ZVS 運作，這個(gè)模式的持續時(shí)間為

(1)

模式 4 是另一個(gè)充電模式，在各個(gè) SR 之間的換向結束時(shí)開(kāi)始，在變壓器初級端施加的電壓為CVCb ，因而勵磁電流以斜率 CVCb/Lm 減少，iLO2 的斜率為 (VCb/n-VO)/LO2。其它的電感電流是通過(guò) SR2 的續流?？蓮膱D2看出，由于異相 (out-of-phase) 作用，每個(gè)輸出電感的大紋波電流得以消除。因而，相比中心抽頭式或橋式整流配置，它可以在電流倍增器配置中使用兩個(gè)較小的電感。

當 S2 關(guān)斷，模式 1 作為另一個(gè)重建模式而開(kāi)始，模式 1 的運作原理幾乎與模式 3 相同，只有 ZVS 狀況例外。在模式 1 中，當 S1 的輸出電容電壓等于 Vin-VCb 的瞬間，vT1 成為零。在這個(gè)瞬間之前，輸出電感 LO2 上的負載電流反射到變壓器的初級端，有助于實(shí)現開(kāi)關(guān)的 ZVS 運作。與此相反，存儲在漏電感中的能量?jì)H在這個(gè)瞬間之后對輸出電容進(jìn)行放電和充電。因而，S1的 ZVS 運作較 S2 更為穩固，因為通常 Vin-VCb 高于 VCb ，除此之外，可以與模式 3 相同的方式進(jìn)行分析，模式 1 的延續時(shí)間為

(2)

使用公式 (1) 和 (2) 詳細計算輸出電壓

(3)

VSR 是 SR 處于充電模式時(shí) MOSFET 兩端的電壓。

im 的 DC 和紋波成分可從下式獲得：

(4)

(5)

這里，ILO1　和 ILO2 是輸出電感電流的 DC 成分。

設計示例和實(shí)驗結果

在本節中討論一個(gè)設計示例，目標系統是輸出電壓為 12V 和輸出負載電流為 30A 的 PC 電源，由于輸入通常來(lái)自功率因數校正 (PFC) 電路，輸入電壓的范圍并不寬泛，目標規范如下：

標稱(chēng)輸入電壓：390 VDC

輸入電壓范圍：370 VDC ~ 410 VDC

輸出電壓：12 V

輸出電流：30 A

開(kāi)關(guān)頻率：100 kHz

圖3360 W PC電源的設計示例 (12 V, 30 A)

圖 3 所示為參考設計的完整原理圖，變壓器的電氣特性如表 1 所示。

表 I所設計變壓器的電氣特性