正激电源正激电源--谐振去磁技术谐振去磁技术
一 概述 单端正激型开关电源只使用一支功率开关管,整体电路结构比较简单,在中小功率输出的场合得到了
广泛的应用。但这种拓扑结构形式的特点是功率变压器工作于B-H曲线的象限,变压器存在磁心饱和的潜在隐
患,必须采用适当的去磁方法,将功率变压器在开关导通时存储的磁化能量在截止期间泻放或者消耗掉。否
则,经过多个开关周期后,由于剩磁作用,变压器的工作点逐渐上移,极易由于磁心饱和而产生近似短路状
态,导致功率开关管上流过较大的电流,超过其额定值而烧毁。 工程中常用的经典去磁方法包括增加去磁绕
组、有源嵌位、R-C-D嵌位法、ZVT嵌位法等,其共同思路是:在主功率开关截止后,通过一定的途径,使
一一 概述概述
单端正激型开关电源只使用一支功率开关管,整体电路结构比较简单,在中小功率输出的场合得到了广泛的应用。但这种
拓扑结构形式的特点是功率变压器工作于B-H曲线的象限,变压器存在磁心饱和的潜在隐患,必须采用适当的去磁方法,将功
率变压器在开关导通时存储的磁化能量在截止期间泻放或者消耗掉。否则,经过多个开关周期后,由于剩磁作用,变压器的工
作点逐渐上移,极易由于磁心饱和而产生近似短路状态,导致功率开关管上流过较大的电流,超过其额定值而烧毁。
工程中常用的经典去磁方法包括增加去磁绕组、有源嵌位、R-C-D嵌位法、ZVT嵌位法等,其共同思路是:在主功率开关截
止后,通过一定的途径,使变压器中剩余的磁化能量进行泻放或者消耗在无源功率电阻上。
实际上,由于目前的开关电源普遍采用MOSFET作为功率开关,因此仅利用其分布参数也能够较好的完成去磁工作,即采
用谐振技术进行去磁。谐振去磁的基本原理为:在功率开关截止后,利用变压器的自感和电路中元器件的分布电容进行谐振,
将变压器的磁化能量进行转移。这样,省去了相对复杂的去磁设计,使得电路结构得到简化。
二二 谐振去磁的工作原理谐振去磁的工作原理
在分析利用谐振技术进行变压器去磁的工作原理之前,首先作出以下假设:
(1)整个系统处于动态平衡的稳定状态。
(2)输出电感LO与输出电容CO与参与谐振的分布元件相比,近似为无穷大。
(3)变压器的漏感可以忽略不计。
(4)开关管与二极管均为理想器件,即开关管导通电阻和二极管的正向压降均可以近似认为是0。
(5)与开关周期和谐振工作时间相比,开关器件的过渡时间很短。
对于一个单端正激型电源,与该谐振去磁方法相关的基本电路元件分布位置如图1所示:
其中,Lm为变压器初级线圈的等效电感;Ct为功率变压器初级绕组的等效电容,与Lm为并联关系;Cs为开关管Q1的漏-
源极结电容和为改善其开关环境而并联的外电容之和;C1为输出整流二极管的结电容。
图2为这些元器件等效到变压器初级的示意图。由图中可以看到,Dr的结电容C1等效到变压器初级的电容C2为:
且它与Ct为并联关系。同时,假定输入电压源Vin为理想电压源,其内阻可以忽略不计,因此在交流谐振状态时,Cs也与Ct
呈并联关系。