低EMI、高效的零電壓開(kāi)關(guān)反激式開(kāi)關(guān)電源設計

反激式開(kāi)關(guān)電源以電路簡(jiǎn)單電磁干擾相對小得到廣泛應用，而采用自激型反激式開(kāi)關(guān)電源減小EMI將導致電源效率下降，發(fā)熱量大，可靠性下降。因而需要一種低EMI，高效的反激式開(kāi)關(guān)電源。本文的“零電壓”開(kāi)關(guān)方式，復位過(guò)程無(wú)損耗，因此效率高。同時(shí)電感電流也為零，開(kāi)通時(shí)刻因寄生振蕩所產(chǎn)生的輸出電壓尖峰和EMI大幅度降低。

反激式開(kāi)關(guān)電源以電路簡(jiǎn)單電磁干擾相對小而得到廣泛應用，對開(kāi)關(guān)電源的輸出電壓尖峰和EMI也提出了更高的要求，通常減小EMI的方法主要是采用自激型反激式開(kāi)關(guān)電源，用開(kāi)關(guān)速度相對慢的雙極晶體管作為主開(kāi)關(guān)；加大緩沖電路電容量來(lái)降低關(guān)斷過(guò)程的dz/dt，di/dt產(chǎn)生的EMI用減緩導通過(guò)程減小開(kāi)通EMI，付出的代價(jià)是電源效率下降，發(fā)熱量大，可靠性下降。因而需要一種低EMI，高效的反激式開(kāi)關(guān)電源，軟開(kāi)關(guān)反激式開(kāi)關(guān)電源，便是比較理想的解決方案。

零電壓開(kāi)關(guān)

變壓器通過(guò)次級繞組、輸出整流二極管向輸出端釋放儲能。變壓器次級電流為：

變壓器次級電流降到零，變壓器儲能全部釋放，輸出整流二極管自然關(guān)斷，電路進(jìn)人緩沖電路復位階段。

緩沖電路復位階段對應t3-t4期間為使緩沖電容器在下一個(gè)開(kāi)關(guān)周期能起到緩沖作用，保證開(kāi)關(guān)管“零電壓”關(guān)斷和“零電壓”開(kāi)通，需將緩沖電容器放電，將電荷全部泄放，即復位。與有損耗緩沖電路不同，無(wú)損耗緩沖電路采用LC諧振方式將緩沖電容器復位，本文電路的復位電感為變壓器初級電感。

電路性能分析

本文提出的“零電壓”開(kāi)關(guān)方式。復位過(guò)程也無(wú)損耗，基本消除了開(kāi)關(guān)過(guò)程中的開(kāi)關(guān)損耗，因此效率高，通常高于85%相對有損耗緩沖電路整機電源效率高5-10%，不僅如此由于“零電壓”開(kāi)關(guān)在開(kāi)通過(guò)程中基本上實(shí)現了零電壓開(kāi)通，同時(shí)電感電流也為零，使開(kāi)通過(guò)程既無(wú)能量交換(包括寄生參數的能量交換)又使輸出整流二極管在緩沖電路復位過(guò)程中有充分時(shí)間和緩變電壓下緩慢反向恢復，開(kāi)通時(shí)刻因寄生振蕩所產(chǎn)生的輸出電壓尖峰和EMI大幅度降低，由于零電壓關(guān)斷和較大容t緩沖電容器使關(guān)斷過(guò)程避免了大的dv/dt，抑制了變壓器漏感和二極管開(kāi)通造成的寄生振蕩，因而開(kāi)關(guān)管關(guān)斷時(shí)刻的輸出尖峰電壓和EMU也很小，基本上消除了常規有損耗緩沖電路對以致開(kāi)關(guān)電壓尖峰抑制現象。

盡管電路原理分析可以實(shí)現“零”或極低的輸出電壓尖峰和EMU，實(shí)際上由于各種原因的寄生振蕩仍然存在，在開(kāi)關(guān)過(guò)程中也會(huì )產(chǎn)生不同程度的輸出電壓尖峰和E閉，因此適當減緩開(kāi)關(guān)過(guò)程有時(shí)是必要的，也可以采用開(kāi)通過(guò)程的比例驅動(dòng)。由于零電壓開(kāi)關(guān)消除了變壓器儲能釋放盡后緩沖電容器與變壓器初級電感的寄生振蕩，有利于減小變壓器的損耗。本文提出的反激式開(kāi)關(guān)電源零電壓開(kāi)關(guān)電路的過(guò)電流保護應采用逐周峰值電流限制方式，在過(guò)電流狀態(tài)下將不是零電壓開(kāi)關(guān)，開(kāi)關(guān)損耗將增加，因此應輔之以“打隔”保護方式。