射极激励式准谐振反激变换器

《射极激励式准谐振反激变换器》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、射极激励式准谐振反激变换器摘要：针对RCC型变换器存在的开关损耗问题，提出了对电路参数和磁路参数进行统一设计，以实现零电压开关的方法——射极激励技术，使双极性晶体管无二次击穿机理，功率处理能力仅取决于结温的限制。关键词：无损耗谐振零电压开关射极激励安全工作区域　　RCC（RingingChokeConverter）型反激变换器，一直以其简单、性能价格比优越而受到人们的青睐，由于它需要一只高压开关管，在开通和关断时存在较大的损耗。双极性晶体管还受二次击穿的限制，相对桥式电路而言，功率处理能力较小。对传统的RCC型变换器进行综合分析发现，电路由截止状态向导通状态过渡时（L1和C

2、1串联谐振期间）谐振损耗太大，导致了开关管容性开通损耗。通过对电路参数和磁路参数的统一设计，使谐振回路处于无损耗状态和基极激励的自适应跟踪控制，从而获得零电压开关（ZVS）。　　高压双极性晶体管的功率处理能力通常受两个因素的限制：平均结温和二次击穿。采用文献［2］提出的射极激励技术，在这种关断方式下，无二次击穿机理，安全工作区域（SOA）为一矩形（由Ic和Vcbo组成），其功率处理能力可扩展到千瓦级水平。1　无损耗谐振原理　　图1所示为变换简化原理图，电路接通后，输入电压Vi通过R1，BG2先向C2充电，当C2上电压达0.6V时，再流向BG1的be极（假定K1已关闭），BG

3、1导通形成Ic1电流，开关变压器T1感应出电压（有点的端为负），反馈绕组电压Vn2和Vc2叠加，使BG2处于恒流工作状态，BG1维持饱和导通，T储能，一段时间后，K1断开，BG1的Ic1经b1极向D3和D4方向流动，使BG1形成反向关断电流。电路关断后，T1感应电压极性翻转（有点的端为正），Vn2通过D1，R2，BG2的ec极（BG2反向饱和导通）向C2充电，使C2保持一定的电压。在截止期间T1向负载释放能量，当磁能放完后，C1通过开关变压器初级电感L1向Vi放电，即C1和L1串联谐振，半个谐振周期后C1上电压达到最低点，这时BG1可重新导通，因此由BG2组成的恒流源电路，

4、从反向激励翻转到正向激励，也应同样延迟上述半个谐振周期的时间，才能使BG1导通，由于D1选用了低频二极管，利用其电荷累积效应形成的短时反向通路，可达到延迟激励BG1的目的，即基极激励具有跟踪性。图1　无损耗谐振原理图　　要使电路满足零电压开关（ZVS）特性，C1上的电压不仅要达到最小值，而且还要减小到零，实现无损耗谐振，其条件是：N2绕组幅度取3V（P－P），若开关变压器1匝的幅度大于该值，则必须插入匹配变压器，因为感应电压幅度越小，谐振损耗就越小；调整开关变压器初次级匝数比，使开关导通时间不低于截止时间，即Toff≤Ton。根据电感的伏秒平衡特性，在L上有Von≤Voff

5、，等号为最佳谐振状态，当Von（即Vi）较低时开关管先反向导通一会儿，再转为正向导通状态。在上述条件下，激励回路的损耗已经降低到最小程度。在谐振的前半部分是电能——磁能的转换，由于BG2组成的恒流源电路在翻转时有一个较大的过冲电流，使T1储存的磁能较多；而后半部分为磁能——电能的转换时这个过冲电流已衰减为恒流值，感应电压谐振到对称点时，变压器释放的磁能小于储存的磁能，多于的磁能会使感应电压幅度进一步升高，如图2所示，A点电压幅度大于B点。如果把这一过冲电流看成是容性（激励绕组为感性电流），在谐振的前半部分，回路的容性值较大（电流大）；在其后半部分，则容性值较小（电流小），

6、当能量转换结束时，最终感应电压幅度就会大于初始值。众所周知，高频二极管在导通时，同样有电荷累积效应，在开始截止时，也会形成瞬时反向电流（反向恢复期。因此，无损耗谐振现象，是由激励回路和次级整流回路共同产生的。图2　L1两端电压波形2　电路特点　　图3为准谐振变换器原理图，为进一步提高效率，在激励回路中，插入电流互感器T2，作为BG1的比例电流激励，BG1在导通期间处于准饱和状态，关断损耗可降至最低，同时，电路的控制灵敏度也显著提高，具有开路工作的能力。图3　射极激励式准谐振变换器原理图　　开关变压器不可避免地存在漏感与分布电容，其中分布电容可参予谐振，不形成损耗。D5，C

7、3，R3组成箝位电路，吸收由漏感储能形成的振铃过冲，D5选用低频二极管，利用振铃周期远小于开关管截止时间，这样漏感储能通过D5先转变为C3中的电能，然后C3电能又通过D5（反向导通）返回T1，使T1形成短时正激变换器模式，R3的大小与D5恢复特性有关。这种箝位电路具有削峰和传输漏感储能双重功效。　　通常，二极管反向恢复问题，是导致开关器件容性开通损耗的主要因素之一。然而在本电路中，通过精心设计，巧妙地利用二极管反向恢复特性来消除开关器件容性开通损耗，其特点是：不需要辅助换相电路和磁性缓冲器件；利用谐振实现换相与负载