双正激变换器中高频变压器激磁电感的作用研究

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1、双正激变换器中高频变压器激磁电感的作用研究双正激变换器中高频变压器激磁电感的作用研究陈敏马皓徐德鸿浙江大学(310027)摘要：分析丁双正激DC／DC变换电路中的高频变压器的激礁电感X,j-电路正常运行的影响i导出了高频变压器骺正常复位时的高频变压器的激磁电感、电路工作占空比、开关频率和开关寄生电容之间的关系，井在3．5kW双正激，变换器中得到验证。．叙词：《云端DC／DC变换器激磁电感I翮昌双管正擞变换器较单管正激变换器有很多优点，在电压应力方面，变换器中每个功率器件只需要承受电源电压．而单管正激变换器则要承受两倍的电源电压

2、。此外，与半桥或全桥直流变换器相比，它不存在桥臂直通的危险。但是双管正激变换器的工作占空比应小于0．5，以实现变压器的礁复位。当双晶体管正激变换器用于大功率场音时，其主开关需要多个功率MOs唧并联。导致主开关上漏极和源极之间的总寄生电容C增大，此时需要更多的时间来复位变压器．这就进一步限制了电路的最大工作占空比，影响变换器的效率。当双管正激变换器的工作占空比接近0．5时，每个开关周期内变压器能否正常复位会影响电路的正常工作。这就需要台理设计变压器的激礁电感。本文首先分析了双晶体管正激变换器的两种可能的工作方式，进一步分析了实现

3、高频变压器正常复位时的高频变压器滋磁电感与工作占空比、工作额率之间的关系，并比较了主开关用两个IRFP460，三个IRFP460和四个HIFP460并联时激磁电感限制值的变化，最后通过仿真和实验加以了验证。2工作过程分析图1为理想双正激变换器的等效电路图，G和c2为MOSFLTN端的寄生电容。在下面的分析中，假设寄生电容C．=o；变压器的漏感忽略不计；半导体器件是理想开关与电容并联掏成：输出电感足够大．电感中电流可认为是一个恒流源；变压器原副边匝比为n。双正激变换器在一个开关周期内有两种可能的稳定工作状态，2．1稳定工作状态一

4、在稳定工作状态一的一个开关周期中有六个工作阶段，见图2。其工作波形见圉3(a)。工作区间一：[to—t．]。在to时刻，开关Ql和开关Q4关断。此后，电流值为lo／n的恒定电流给寄生电容c】和c．充电，开关0。和仉上的电压线性上升。这个阶段到源极和蔼极之间·576·图1双正激变换器电路图的寄生电容上的电压充电到皂时结束。这个阶段持续的时间记为T．：n硝咱=警(1)其中k是输入电压，矗为输出电感电流平均值。工作区间二：[1I—12]。在t，时刻，变压器酬边电流从酬边二援管皿换到风。接着激磁电感k、寄生电容q和寄生电容c4之间谐振

5、。原边电流i。逐渐下降。这个阶段到开关管0，和Q4上的电压谐振到‰对结束。这十阶段持续的时间记为孔：乃=铲”万1min(南)(2)其中p5√瓦％t￡m是变压器的漱磁电感，L是在屯时刻的激磁电流。当激磁电感k较大时，由于L相对整个衙期来说很小，激磁电流可近似表示为：L=7k-DI"，其中D32作占空比，D=F；／on，是开关周期。1-作区间三：[b～b]。在12时刻．开关管口I和Q2上的电压达到吒。变压器原边续渲m--扳管皿和口3导通，此后澈礴电流线性下降。这个阶段到澈磁电流降到零时结束。这个阶段持续的时间记为B：㈦，咄=√-一

6、(南)2·铃㈤血第十四届全国电着}投术年会论文集(旬工作区间lto-白D6T9￡芝翌x(b)工作区间二trb(C)工作区间三b一如l泌。l￡型盈n(d)工作区间四乜-一“(e)工作区阊五trho曲(日工作区间三b如图2双正激变换器的工作阶段(稳定工作状态一)工作区间四：[b—t．]。在b时剡，擞磁电流降至零，原边续流二极管D：和凸截止。此后，澈磁电感L。和开关管上的寄生电容c】和a谐振。这个阶段当C，和G上的电压谐振到{时结束。这个阶段持续的时间记为n：L=I_一b=翕⋯工作区间五：[“一屯]。在t。时刻，副边二极管皿导通，高

7、频变匿器的原边电压被钳位至零。并且在这个阶段中一直保持为零。这个阶段到开关管吼和仉再次导通时结束。持续时间由工作占空比和开关周期决定。工作区间六：[t，一k1o在b时刻，开关管口-和仉导通，副边续漉二极管仇中的电流换流到皿。这个阶段到开关臂Q．和仉再次关断时结束。这个阶段的持续时问记为咒：瓦=k—b=DT(4)2．2稳定工作状态二在稳定工作状态二的一个周期中有五个工作阶段，见图4。其工作波形见图3(b)。工作区同一：[‘’。一t’。]。这个阶段的工作过程同阶段[f。一t．]．持续时间记为r1：，，：^“。：掣(5)-J0工作区

8、间二：[，．一，。]。在t’．时刻．变压器副边电流从D，换到口‘。此后，高频变压器激磁电感k、寄生电容C。和寄生电容。谐振。直到，：时刻，由于c，和a上的电压小于(1)稳定工作状卷一陆j<。‘弋．广。{}。“；“i旧(b)穗定工作状吝二田3积正擞变换嚣的工作被形k，原边续流二