解析PRT自激勵振方式VRC軟開關變換電源技術

2 自激勵振方式電壓諧振型變換器
開關元件在斷開時，加在開關元件上的電壓波形是LC諧振時產生的正弦波電壓，也稱之為電壓諧振。利用電壓諧振型變換器VRC電路和PRT的組合，可以構成各式軟開關變換電源。常用的自激勵振方式VRC的控制方式有如下幾種：
2．1 并聯諧振頻率控制方式
圖3為單管自激勵振方式VRC的并聯諧振頻率f0控制方式的開關變換電源電路。圖3(a)為電路圖，圖3(b)為控制特性圖，圖3(c)為工作波形圖。
圖3(a)中PRT的結構如圖2所示，線圈N1與脈沖電流轉換器PCC的電感Ls串聯后，再與并聯電路(包括VCBO>1 200 V的耐高壓BJT管Q1、續流二極管D1、并聯諧振電容Cr)串聯。另外，有中心抽頭的全波整流線圈N2與諧振電容Cs并聯。
圖中自激勵振電路由下述元件和小電路構成，如啟振電阻Rs，串聯諧振電路(包括繞有1匝線圈的脈沖電流轉換器PCC、限流電阻RB、定時電感LB、定時電容CB)，并聯電路(包括箝位二極管DB，Q1的基極一發射極)。由此可知，這個自激勵振、驅動電路的工作波形是低噪聲、正弦波波形。
另外，在RB較小時．開關變換頻率fS由LB和CB的串聯諧振值決定，見式(1)：

為了表示VRC電路的諧振頻率fo和輸出直流電壓Eo，在Eo端接上負載電阻RL后，分別設N1，N2的電感值為L1，L2；匝數比為n=L1／L2；濾波電解電容Ci兩端電壓為Ei，則等效電路的導出解析式結果fo及Eo。見式(2)，式(3)：

由式可知，若固定fs，控制PRT的可變電感L1，就可控制諧振頻率fo和輸出電壓Eo。設fo>fs，ω=2πfs，則如圖3(b)所示，依據PRT控制原理，若控制Ic，就能穩定輸出電壓Eo的值。

當Q1截止時，產生的集一射間脈沖電壓Vcp是L1+L2和Cr的并聯諧振電壓，其峰值是Ei的5～6倍，但Q1瞬斷時的開關變換損耗較小。當負載功率 Po=180 W，交流輸入電壓VAC=220 V，FS=50 kHz時，可以得到AC-DC的電能變換效率為ηAC-DC=83％。從Ci端PRT的勵磁電流I1和N2側Cs的兩端交流電壓V2的工作波形可以看到，其基本上接近光滑的正弦波狀，可以達到低噪聲，滿足實用的目的。