鉗位反激變換器的回饋能耗分析及設(shè)計考慮

RCD鉗位反激變換器的典

等效電路如圖2(a)所示。+_+_++

C C

(a) (b)

Uf+

modeCCM)

00

2N 3RL+sN 3RL+sCTUiC2 t1t2t3 t1~t2階段。從t1時刻開始，開關(guān)管進入關(guān)id開始減小并快速下降到零；同時，此階段二極管D2仍未導(dǎo)通，而流過IPCds恒流)UD t1t2t3 00

ttt1RCD

變壓器副邊反饋到原邊的電壓Ufn(Uo+UD)(Uo為輸出電壓，UDD2導(dǎo)通壓降，n為變壓器LlkCdst3時刻，UDSUi+UCV(UCV1(b)所示)，此Fig.1FlybackConverterwithRCDClampUCUi加在變

2(c)C1R1釋變壓器原邊峰值電流IP對電容Cds恒流充電。t3~t4階段。t3時刻，UDSUi+UCV，D1Uf與變壓器漏感C1充電，因此漏源電壓繼續(xù)

WtUi(t)dtUI2LU/[2(UU)2 f fplk

電壓上升到最大值U+U 的意義如圖1(b) 變換器進入穩(wěn)態(tài)后，回饋能量

RCDWf由于開關(guān)管漏源寄生電容 的電壓UU W/UUI2L(UU)/[2(UU 間，開關(guān)管的漏源電壓UDS逐漸下降，于Cds回輸入電源，直到t5時刻諧振結(jié)束時，漏源電壓UDS穩(wěn)定在Ui+Uf。電阻R1放電，其電壓UC將下降。RCD鉗位電路提供能量，而該能量

fp Wf/UC 0其變化關(guān)系如圖3所示，其主要原因是：由式(3)UC的減小，?t和回饋能量均將急UfUC增加，開關(guān)管承大。可見，對于RCD鉗位電路元件參數(shù)的設(shè)計，0

CCM時，在開關(guān)管關(guān)斷期RCD電壓Uf為

3WfUCUn(UU Fig.3FeedbackenergyWfvs.clampvoltage RCD鉗位電路的元件參數(shù)通常滿足R1C1>>Ts(Ts為變換器開關(guān)周期)，則在反激變換器正常工作時，電容電壓UC僅在一很小的范圍內(nèi)波動，為簡KVL定律可得漏感電壓Ulk為

較大。為了減小漏感尖峰及損耗，Llk越小越好(通UlkUC

流為Ip，則漏感的能量Wlki(t)IUt/LI(UU)t/ W0.5LI tt4t3IpLlk/UlkIpLlk/(UCUf

lkCds也很小，因此，由漏感轉(zhuǎn)移到電Cds

吸收漏感能量和變壓器副邊回饋能量，即有 R2U2U2/[fLI2(U2UU lk lk f

式(14)IP可按式(15)計算[20](CCM)。 WWUI2LU IU(U/nU)/(RU) fplk Llk[2(UCUf)2]0.5LI UoUi/[2LPf(Ui/nUolkLlkWlk就已確定；而Wf則還取決于RCD鉗位電路的元件參數(shù)，因此，可以通過合理選擇RCD鉗位電路的元件參

C1的取值可根據(jù)其給定的紋波電壓C1放電時間持續(xù)整個開關(guān)周期，則根據(jù)電荷守恒，可得鉗位電容C1的取值應(yīng)滿足 鉗位電壓UC的確定 假設(shè)UC的紋波電壓峰峰值UPPUC(為紋波 UDSSUiUC

UC2Uf(2 Wlk由主電路參數(shù)決定，而Wf則可通過選擇RCD鉗位元件參數(shù)盡可能減小，但根據(jù)圖1(b)、使開關(guān)管承受較大的電壓應(yīng)力，而且當(dāng)Wf比WlkWf對降低變換器能耗的貢獻變Wf減小到一定程度時，Wf的很小變WfWfWlk相等時對

確定R1和C1。

根據(jù)前文設(shè)計方法，設(shè)計RCD鉗位電路的元UCK2.6 鉗位電壓UC可按式(12)進行選擇。

UAC220VUo12V、輸出電流Io3A，則整流濾波后的電壓Ui1.25UAC275V；根據(jù)式(2)和(15)分別可得反饋電UCR1WRU2fR 1Tab.1Simulationandtest

4UC1.6Uf

3 430430 UC1.6525525

損耗，而且隨著鉗位電壓UC的增加，開關(guān)管寄當(dāng)UAC220V、Uo12V、Io3A，鉗位電壓UC11.6、2.0、2.6、3.03.5Uf

UC=1.6

UDSUDS(100V/格4UDSFig.4WaveformsofSwitch’sdrain-sourcevoltage

5變換器效率UCFig.5Efficiencyηvs.clampvoltage5UC1.6Uf(155V)2.6Uf(250V)時，仿真和實驗測得的效率分別提耗隨著UC的增加而減小，且當(dāng)鉗位電壓上升到UC>UCK=2.6Uf后，效率增加趨于緩慢，直至幾乎UCUCK2.6Uf1(a)中鉗位電容6UC250V，則可知鉗位電阻

RCDUC是決定其能UCUCK2.6Uf作為鉗位電壓的設(shè)計值，得出了RCD鉗位電路元件參數(shù)的設(shè)計方法。依據(jù)本文得出的有關(guān)表示式及設(shè)計方法，可確保設(shè)計出滿足要求的RCD鉗位反激

W1.27

5U

2.6

時，WW LuZengyi，ChenWei．Researchonmagneticintegrationmulti-phaseinterleavingflybackconverter[J]．ProceedingsoftheCSEE，2009，29(18)：41-46(in)．

existedinthepowersupplyforthepulsemagneticfield[J]．TransactionsofElectrotechnicalSociety，2009，24(1)：14-17(in)．PublishingHouseofElectronicsIndustry，2005：413-420．6Fig.6VoltagewaveformoftheclampRCDUC鉗位電壓UC應(yīng)為250V，根據(jù)計算可得對應(yīng)的R136k、C120F，這組參數(shù)既能最大程度減小RCD鉗位反激變換器的主開關(guān)關(guān)斷期間，反饋到變壓器原邊的反饋電壓Uf，將會產(chǎn)生回饋能UC的增加而減小，為避免反饋電3）RCD鉗位電路的總能耗為回饋能量與變壓器原邊漏感儲能之和，并據(jù)此得出了總能耗表達UK=2.6Uf。DUC

ChenWei，HongXiaoyuan，LüZhengyu．AZVSactiveclampedasymmetricaldualswitchforwardDC/DCconverter[J]．TransactionsFengBo，XuDehong．1kWPFCconverterwithcompoundBoost軟fortheinterleavedBoostconverters[J]．ProceedingsoftheCSEE，2005，25(10)：65-69(in)．two-amplitudeactivelyclampedresonantDC-linkinverter[J]．ProceedingsoftheCSEE，2004，24(2)：8-12(in)． 開關(guān)半橋變換器[J]．中國電機工程學(xué)報，2008，28(24)：QinLing，ZhangHang，WangYafang，etal．AZCS converterwithlowervoltagestressbasedonanovelclampbranch three-levelconverterusingpassiveauxiliarynet[J]．Transactionsof吸收電路[J]．中國電機工程學(xué)報，2006，2611)：93-100．WuJiaju，HIDEHIKOSugimoto．Lowlosspassivesnubberin26(11)：93-100(in)．LinZhoubu．Anoveltechnologyofpassivesoft-switchingwiththe2002，17(2)：65-70(in)．SunTiecheng，WangHongjia，ZhangXueguang，etal．AZVZCSconverterusingpassiveclampcircuit[J]．ProceedingsoftheCSEE，2006，26(17)：72-76(in)．112．MaHaixiao，GongChunying，WangHongmei，etal．Researchonnovelinterleavedflybackconverterwithclampedcapacitor[J]．ProceedingsoftheCSEE，2007，27(28)：107-112(in)．

capacitancesinhighfrequencytransformers[J]．ProceedingsoftheCSEE，2008，28(9)：55-60(in)．LinShengyang，ChenDaolian．Designanddevelopmentofauxiliaryswitchingpowersupplyinpowerconverters[J]．PowerElectronics，2002，36(6)：58-60(in)．2008LiuShulin，LiuJian．IntrinsicallysafeSwitchingpowerconverters[M]．Beijing：SciencePress，2008：100-105(in；力電子電路的分析與設(shè)計工作