一種帶輔助變壓器的Flyback變換器ZVS軟開關實現方案

2.3 輔助變壓器激磁電感Lmr設定

為了實現S1的ZVS軟開關，在(1－D)T時間內，激磁電感Lmr上電流必須反向，即

(1－D)>iLmrmax（18）

iLmrmax=iLmmax≈（19）

將式（19）代入式（18）得

Lmr（20）

另外，根據Lmr與S1及S2的輸出結電容諧振條件

>=?（21）

得

Lmr>=?（22）

Cr=Cr1＋Cr2（23）

而

iLmrmin=(1－D)T－iLmrmax（24）

將式（24）代入式（22）解得

Lmr=（25）

比較式（20）和式（25），Lmr應該根據式（25）來設定。

另外，由式（24）可以發現，輸入、輸出電壓一定時，隨著負載的增加，iLmrmax增大〔見式（19）〕，iLmrmin減小，軟開關就越不容易實現。所以，Lmr要根據滿載時軟開關的實現條件來設定。而當輸入電壓為寬范圍時，隨著輸入電壓的減小，iLmrmax增加〔由于電路工作在CCM，滿載時式（19）第二項可以忽略〕，iLmrmin表達式第一項減小，iLmrmin減小，軟開關就越不容易實現。所以，對于輸出負載、輸入電壓變化的情況，Lmr要根據輸出滿載、輸入電壓最小時的軟開關實現條件來設定。

同時需要指出，在能實現軟開關的前提下，Lmr不宜太小，以免造成開關管上過大的電流應力及導通損耗。

2.4 死區時間的確定

為了實現S1的軟開關，必須保證在t5～t6時間內，S1開始導通。否則，Lmr上電流反向，重新對Cr1充電，這樣，S1的ZVS軟開關條件就會丟失。因此，S2關斷后、S1開通前的死區時間設定對開關管S1的軟開關實現至關重要。合適的死區時間為電感Lmr與S1及S2的輸出結電容諧振周期的1/4，即

tdead1=（26）

一般而言，開關管輸出電容是所受電壓的函數，為方便起見，在此假設Cr1及Cr2恒定。

2.5 有效占空比Deff的計算

有效占空比Deff比S1的占空比D略小，即

Deff=D－ΔD（27）

根據

ΔiLmr(ΔDT)≈ΔiLmr[(1－D)T]－ΔiLm[(1－DT)]（28）

解得

ΔD≈(1－D)（29）

代入式（27）得

Deff=D－（1－D）（30）

從式（29）可以看出，丟失占空比與輸出負載無關。在相同電氣規格和電路參數條件下，其值大概為有源箝位Flyback變換器滿載時丟失占空比的1/2。

3 實驗結果

為了驗證上述的ZVS軟開關實現方法，本文設計了一個實驗電路，其規格及主要參數如下：

輸入電壓Vin 40～56V；

輸出電壓Vo 20V；

輸出滿載電流Io 3A；

工作頻率f 100kHz；

S1及S2 IRF640；

主變壓器激磁電感Lm 222μH；

主變壓器原副邊匝數N1：N2：N3 39：15：15；

輔助變壓器激磁電感Lmr 10μH；

輔助變壓器原副邊匝數n1：n2 13：13。