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關(guān)于開關(guān)電源的諧振去磁的特點

來源:   發(fā)布時間:2019-06-29   點擊量:1255

關(guān)于開關(guān)電源的諧振去磁的特點

開關(guān)電源只使用一支功率開關(guān)管,整體電路結(jié)構(gòu)比較簡單,在中小功率輸出的場合得到了廣泛的應(yīng)用。但這種拓撲結(jié)構(gòu)形式的特點是功率變壓器工作于B-H曲線的第一象限,變壓器存在磁心飽和的潛在隱患,必須采用適當(dāng)?shù)娜?/span>磁方法,將功率變壓器在開關(guān)導(dǎo)通時存儲的磁化能量在截止期間瀉放或者消耗掉。否則,經(jīng)過多個開關(guān)周期后,由于剩磁作用,變壓器的工作點逐漸上移,極易由于磁心飽和而產(chǎn)生近似短路狀態(tài),導(dǎo)致功率開關(guān)管上流過較大的電流,超過其額定值而燒毀。

實際上,由于目前的開關(guān)電源普遍采用MOSFET作為功率開關(guān),因此僅利用其分布參數(shù)也能夠較好的完成去磁工作,即采用諧振技術(shù)進行去磁。諧振去磁的基本原理為:在功率開關(guān)截止后,利用變壓器的自感和電路中元器件的分布電容進行諧振,將開關(guān)電源的變壓器的磁化能量進行轉(zhuǎn)移。這樣,省去了相對復(fù)雜的去磁設(shè)計,使得電路結(jié)構(gòu)得到簡化。

1、 降低了對控制電路的50%占空比的要求。開關(guān)電源在實際工程中通常采用在主變壓器中增加第3個繞組的方法進行去磁。由于受到開關(guān)管的耐壓值的限制,通常將去磁繞組與初級繞組的匝比定為1:1。這樣,最大占空比只能達到50%。同時。為了減少開關(guān)管關(guān)斷時的電壓尖峰,復(fù)位繞組和初級繞組在工藝上要求緊密耦合,因此變壓器的設(shè)計和加工工藝比較復(fù)雜。而諧振去磁只要求在開關(guān)管截止期內(nèi),至少保證能完整進行半個諧振周期工作。而通過諧振頻率的選擇和諧振元件參數(shù)值的調(diào)整,可以充分保證做到這一點。這樣,占空比不再受50%的要求,開關(guān)電源可以工作于較寬的輸入電壓范圍。同時對于簡化電路結(jié)構(gòu)也很有意義。

2 、對比常規(guī)的去磁繞組法與諧振去磁,可以看出,常規(guī)的去磁繞組法中,磁化電流始終可以認為是非負值,在開關(guān)電源的開關(guān)導(dǎo)通時線性增長,在開關(guān)截止時線性減少。因此其B-H特性為第1象限;而諧振去磁的磁化電流在每一個周期內(nèi)有一段時間為負值,因此屬于雙向磁化電流變化。在選擇較大的磁感應(yīng)強度擺幅(ΔB)進行功率變壓器設(shè)計時,在防止磁心飽和方面,諧振去磁具有更多的優(yōu)勢。

3 、由理論分析和后面的桌面電路試驗的實際波形可以看出,諧振去磁時,開關(guān)管漏-源極電壓波形為較為光滑的半正弦波,而去磁繞組法為波形邊緣較為陡峭的脈沖方波,前者無疑比后者具有更小的高次諧波分量。因此,對于開關(guān)電源的EMI問題也有所改善。

4 、開關(guān)電源的諧振去磁中,諧振元件參數(shù)的確定在采用諧振去磁時,為以確保在開關(guān)截止期內(nèi)能夠完成半個諧振周期的去磁過程,需要仔細確定諧振元件的參數(shù)。因此,在理論分析的基礎(chǔ)上,必須在試驗中仔細觀察各種工作狀態(tài)下開關(guān)管的漏-源極波形,以確定比較適宜的諧振頻率。

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