一种flyback软开关实现方法

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1、一种Flyback软开关实现方法

2、第1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。　0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

3、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。500)this.style.ouseg(this)">图1带辅助绕组的flyback变换器

4、500)this.style.ouseg(this)">（a）轻载时的电路工作波形500)this.style.ouseg(this)">（b）满载时的电路工作波形图2电路主要工作波形500)this.style.ouseg(this)">（a）Stage1[t0，t1]（b）Stage2[t1，t2]500)this.style.ouseg(this)">（c）Stage3[t2，t3]（d）Stage4[t3，t4]500)this.style.ouseg(this)">（e）Stage5[t4，t5]（f）Stage6[t5，t6]500)this.style

5、.ouseg(this)">（g）Stage7[t6，t7]图3各阶段等效电路图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

6、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

7、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，电路满载时的工作原理与轻载时略有差别，即不存在二极管D电流下降到零自然关断的环节，二极管D的电流在开关管S2关断以后才逐步下降到零，

8、如图2（b）所示。2软开关参数设计这里软开关的参数设计主要是变压器激磁电感的设计。激磁电感电流的峰峰值可以表示为ΔILm=（VinDT）/Lm（1）式中：D为占空比；T为开关周期。则激磁电感电流的最大值和最小值可以表示为：ILmmax=(VinDT)/2Lm＋Io/n（2）ILmmin=(VinDT)/2Lm－Io/n（3）式中：Io是负载电流。从上面的原理分析中可以看到S1的软开关条件是由

9、ILmmin

10、使S1的输出结电容放电，同时通过变压器对S2的输出结电容充电来创造的；而S2的软开关条件是由

11、ILmmax

12、对S1的输出结电容充电，同时通过变压器使S2的输出