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一种Flyback软开关实现方法

时间:2007-1-20栏目:电子通信论文

  摘要:提出了一种Flyback电路ZVS软开关实现方法,即通过附加一个绕组,使激磁电感电流反向,从而来创造Flyback电路主开关的ZVS软开关条件;分析了其工作原理及电路参数的设计;最后的实验结果验证了该电路的工作原理及有效性。
  关键词:Flyback电路;软开关;辅助绕组
  
  引言
  
  轻小化是目前电源产品追求的目标。而提高开关频率可以减小电感、电容等元件的体积。但是,开关频率提高的瓶颈是开关器件的开关损耗。于是软开关技术就应运而生。
  
  本文提出了一种带辅助绕组的Flyback零电压软开关实现方法。通过对该电路的工作原理分析及实验的结果,验证了该电路的可行性。
  
  1工作原理
  
  图1所示的即为本文所提出的软开关电路,辅助绕组的匝数与输出绕组相同。开关管S1与S2互补导通,之间有一定的死区防止共态导通,如图2所示。电路中激磁电感Lm的取值较小,使电流iLm可以反向以达到主开关S1的ZVS软开关条件,如图2(a)及图2(b)中iLm波形所示。由于电路在轻载及满载时的工作状况有略微不同,下文将具体分析电路轻载时的工作原理,满载时的工作原理将简要说明。考虑到开关的结电容以及死区时间,电路轻载时一个周期可以分为7个阶段,其各个阶段的等效电路如图3所示。其工作原理描述如下。
  
  1)阶段1〔t0,t1〕该阶段S1导通,Lm承受输入电压,激磁电流iLm正向线性增加,从负值变为正值。在t1时刻S1关断,iLm达到最大值,该阶段结束。
  
  2)阶段2〔t1,t2〕S1关断后,激磁电感电流开始下降,其中一部分对S1的输出结电容充电,S1的漏源电压线性上升;同时另一部分通过变压器耦合到副边使S2的输出结电容放电,S2的漏源电压可以近似认为线性下降,t2时刻S2的漏源电压下降到零,该阶段结束。
  
  3)阶段3〔t2,t3〕当S2的漏源电压下降到零之后,S2的寄生二极管就导通,将S2的漏源电压箝位在零电压状态,也就是为S2的零电压导通创造了条件。同时二极管D也导通。
  
  4)阶段4〔t3,t4〕t3时刻S2的门极变为高电平,S2零电压开通。激磁电感Lm承受反向电压nVo(n为变压器原副边匝数比),Lm上电流线性下降,t4时刻下降到零,通过开关管S2及二极管D的电流也同时下降到零,该阶段结束。
  
  5)阶段5〔t4,t5〕通过二极管D的电流下降到零以后,二极管D自然关断。而S2继续导通,Lm上承受电压nVo,流过Lm的电流从零开始反向线性增加。t5时刻S2关断,该阶段结束。
  
  6)阶段6〔t5,t6〕此时激磁电感Lm上的电流方向为负,此电流一部分使S1的输出结电容放电,使S1的漏源电压可以近似认为线性下降;同时另一部分通过变压器耦合到副边对S2的输出结电容充电,使S2的漏源电压线性上升。t6时刻S1的漏源电压下降到零,该阶段结束。
  
  7)阶段7〔t6,t7〕当S1的漏源电压下降到零之后,S1的寄生二极管导通,将S1的漏源电压箝在零电压状态,也就为S1的零电压导通创造了条件。t7时刻接着S1在零电压条件下导通,进入下一个周期。可以看到,两个开关S1和S2都实现了软开关。
  
  以上分析的是电路轻载时的工作原理,电路

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