50A/220V全負載范圍軟開(kāi)關(guān)電站操作電源功率模塊設計探討

⑴問(wèn)題
①較大負載范圍內（滯后臂）的ZVS條件（前已提及）。
②占空比損失

產(chǎn)生于電流+/-過(guò)渡時(shí)刻，原邊電壓不能到達副邊，V2=0。而且，漏感Lr越大，占空比丟失越嚴重；輸入電壓越低，占空比丟失也越嚴重。如果為使輸出電壓保持不變而改變原副邊匝比，則原邊電流增加，開(kāi)關(guān)管電流峰值增加，通態(tài)損耗加大。同時(shí)，使副邊整流管電壓應力增加。
③環(huán)流降低效率，本結構特有，但可減小。

⑵可以采取的解決方案
①增大諧振電感或采用飽和電感

(a) 增大諧振電感。在一定負載范圍內實(shí)現ZVS，考慮和副邊寄生電容的震蕩，諧振電感值不能太大，它的引入導致副邊占空比丟失加劇，尤其是輸入電壓最低，負載最大時(shí)，占空比丟失最厲害。
(b)采用飽和電感。不僅可以改善滯后臂的ZVS條件、減少部分占空比的丟失，而且，能使輸出二極管寄生電容的振蕩大大減小，減小能量循環(huán)。但是飽和電感磁芯上有損耗問(wèn)題。

②利用激磁電感

諧振電感Lr一定,則需要一個(gè)最小I2電流來(lái)保證諧振電感Lr中有足夠能量[見(jiàn)式（3）]可實(shí)現ZVS。因此，可增加激磁電流Im來(lái)實(shí)現ZVS。使用這種方法使原邊電流增加了，從而會(huì )提高導通損耗和變壓器損耗。并且當輕載時(shí)，會(huì )使變換器效率變得很低。

③利用輸出電感能量獲得寬ZVS范圍

滯后臂ZVS更困難的原因在于：滯后臂換流期間，輸出濾波電感未參與諧振。

采用磁放大器方式實(shí)現ZVS的拓撲如圖9所示。此種方法下是通過(guò)調節副邊磁放大器開(kāi)關(guān)時(shí)間而不是原邊相移來(lái)控制電壓輸出，減小了副邊寄生振蕩。

采用這種控制方式，原邊為開(kāi)環(huán)控制，固定相移，同時(shí)激磁電感被利用來(lái)實(shí)現輕載下的軟開(kāi)關(guān)。缺點(diǎn)是飽和電感中有磁損。

(a) (b)

圖9 利用輸出電感及磁放大器獲得寬ZVS范圍

④輔助網(wǎng)絡(luò )