教你如何恢複反激變壓器的漏泄能量?
發布時間:2015-02-18 責任編輯:sherryyu
【導讀】對正向轉換器上變壓器消磁的傳統方式是,采用第二個繞組,它與初級繞組雙線繞製,這樣當功率開關切斷時(通常是一隻功率FET),就可以確保磁化電流持續流過。這種電路一般會將場效應晶體管(FET)的漏源電壓限製或箝位在兩倍於直流電源軌電壓。這種采用恢複繞組的技術同樣可以成功地用於反激結構中,以解決漏電感的問題。
注意,在任何反激轉換器中,反激變壓器(多繞組電感)遠非完美無缺,它的(初級至次級)漏電感可達初級磁化電感的5%。漏電感(LLK)與功率FET(漏極連接)等效串聯。更加複雜的是,FET的寄生輸出電容與LLK構成了一個串聯諧振電路。當FET關斷時,會產生非常高的過壓和振鈴。電路的Q值越高,振鈴電壓就越高。這種情況可能會造成巨大的EM幹擾,並且會由於FET漏電壓的升高,而降低FET的可靠性。

圖1(a)是一個改良後的演示板(意法半導體Viper17L),其反激轉換器上加了一個恢複繞組。在該電路中有以下重要的考慮:電阻RS1和RS2為檢測電阻,用來監測電流;從這些電阻上直接獲得測量電流的量程。變壓器比率與原變壓器比率相一致。恢複繞組N隻與初級繞組N有you緊jin密mi的de磁ci耦ou合he,使shi兩liang個ge繞rao組zu成cheng為wei雙shuang股gu。兩liang根gen導dao線xian同tong時shi並bing排pai纏chan繞rao在zai磁ci芯xin或huo線xian軸zhou上shang,就jiu形xing成cheng了le雙shuang股gu繞rao組zu。這zhe種zhong方fang法fa使shi耦ou合he最zui大da化hua,並bing獲huo得de了le寄ji生sheng電dian容rong與yu電dian感gan的de嚴yan格ge匹pi配pei。初chu級ji繞rao組zu與yu其qi它ta繞rao組zu之zhi間jian的de耦ou合he並bing沒mei有you那na麼me重zhong要yao。

從圖1(b)可以看出,在沒有任何箝位情況下(不連接D3),由於振鈴,FET的漏極電壓(IC1,7、8腳)達到了峰值560V。圖2(a)為放大的初級電流圖。在FET關斷的瞬間,初級電流(磁化電流)保持不變,為電容COSS充電,這可從階躍波形看出。磁化電流保持不變,因為次級繞組上的二極管D4還沒有導通,這可以從圖2(b)的次級電流波形看出。在FET關斷的一個短周期內(此時D4仍沒有導通),串聯諧振電路的COSS被充電。在FET漏極電壓VDS足夠高的時間內,D4成為正偏,存儲在串聯諧振儲能電路中的能量被釋放。存儲的能量是諧振電路Q值的一個函數,數值非常大。
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圖2是串聯諧振儲能電路的結果。圖(a)中,繼FET關斷,初級電流(通道2,紅色波形)為COSS充電後,在FET的漏極(VDS,通道1,藍色波形)有振鈴。圖(b)中,通道1仍為VDS,COSS的充電使通過D4的次級電流(通道2)延遲了不到100ns。圖(c)中,雙股繞組NR將初級電流(通道2)導回電源軌,並箝位開關電壓(通道1)。圖(d)中,泄漏磁通阻止了電流的傳輸,次級電流(通道2)達到一個均衡的峰值,直到漏泄能量被完全恢複。
當恢複繞組NR和二極管D3連接到電源軌時,可以觀察到完全不同的過程。恢複繞組NR直接繞過寄生電容COSS,將積累的泄漏能量導回至電源軌。在圖2(c)中應能注意到,初級電流的負浪湧(通道2)事實上是從恢複繞組流出的電流。次級二極管D4馬上變為正偏(圖2(d)),因為次級電流(通道2)上升到了穩態的峰值,初級電流降為零。由於NP=NR,這就確保將VDSS限製在VDC的兩倍。
通過泄漏能量恢複方法消除過高振鈴,這種方式明顯優於所有其它的被動RCD阻尼器技術,因為後者消除了泄漏能量,從而降低了轉換器的效率。將最大VDS限製為兩倍VDC是可以接受的,因為我們知道,大多數單片嵌入式轉換器都帶有高電壓功率FET(例如意法半導體Viper17就有一個令人印象深刻的800V強大功率段)。大多數變壓器廠商都可以供應雙股繞組,也可用一根Multifilar磁線自己製作。
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