工程師分享反激式開(kāi)關(guān)電源的零電壓開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì)

反激式開(kāi)關(guān)電源以電路簡(jiǎn)單電磁干擾相對(duì)小而得到廣泛應(yīng)用，對(duì)開(kāi)關(guān)電源的輸出電壓尖峰和EMI也提出了更高的要求，通常減小EMI的方法主要是采用自激型反激式開(kāi)關(guān)電源，用開(kāi)關(guān)速度相對(duì)慢的雙極晶體管作為主開(kāi)關(guān)；加大緩沖電路電容量來(lái)降低關(guān)斷過(guò)程的dz/dt，di/dt產(chǎn)生的EMI用減緩導(dǎo)通過(guò)程減小開(kāi)通EMI，付出的代價(jià)是電源效率下降，發(fā)熱量大，可靠性下降。因而需要一種低EMI，高效的反激式開(kāi)關(guān)電源，軟開(kāi)關(guān)反激式開(kāi)關(guān)電源，便是比較理想的解決方案。

零電壓開(kāi)關(guān)

零電壓開(kāi)關(guān)反激式開(kāi)關(guān)電源主電路如圖1

主要波形如圖2，電路工作過(guò)程分為四個(gè)階段：開(kāi)關(guān)管關(guān)斷及緩沖電路作用階段，變壓器釋放儲(chǔ)能階段，緩沖電路復(fù)位階段，開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通階段。

1、開(kāi)關(guān)管關(guān)斷及緩沖電路作用階段

圖2波 形 中，t。一t。期間為開(kāi)關(guān)管關(guān)斷及緩沖電路作用階段，等效電路如圖3，在t。時(shí)刻控制電路將開(kāi)關(guān)管關(guān)斷，變壓器初級(jí)電流由開(kāi)關(guān)管向緩沖電容器轉(zhuǎn)移，開(kāi)關(guān)管電流下降，緩沖電容器電流上升，開(kāi)關(guān)管電流下降，直到零變壓器初級(jí)電流全部轉(zhuǎn)移到緩沖電容器，等效電路如圖3，開(kāi)關(guān)管的關(guān)斷過(guò)程結(jié)束開(kāi)關(guān)管關(guān)斷過(guò)程的長(zhǎng)短取決于開(kāi)關(guān)管自身特性和控制電路，一般為開(kāi)關(guān)周期的1/100 - 1/201〕或百納秒左右。由于緩沖電容器上的電壓不能躍變，使開(kāi)關(guān)管關(guān)斷過(guò)程中漏、源電壓很低接近于零，實(shí)現(xiàn)了“零電壓。關(guān)斷。為確保“零電壓”關(guān)斷，緩沖電容器應(yīng)取較大值，這樣開(kāi)關(guān)管在關(guān)斷過(guò)程結(jié)束時(shí)緩沖電容器電壓仍為很小值，變壓器初級(jí)電壓極性沒(méi)有改變，輸出整流二極管陽(yáng)極反向電壓不能導(dǎo)通，變壓器初級(jí)電流仍需流過(guò)緩沖電容器，直到緩沖過(guò)程結(jié)束。緩沖過(guò)程的持續(xù)時(shí)間約為開(kāi)關(guān)周期1/20左右，與開(kāi)關(guān)周期相比相對(duì)很短，變壓器初級(jí)電流變化很小，為分析方便可以認(rèn)為變壓器初級(jí)電流不變，這樣緩沖電容器電壓為：

其中Ics為t1時(shí)刻變壓器初級(jí)電流值，可近似為t0時(shí)刻值。當(dāng)級(jí)沖電容器電壓上升到

( VR為穩(wěn)壓電源輸出電壓反射到變壓器初級(jí)側(cè)電壓值)后，即t2時(shí)刻，輸出整流二極管導(dǎo)通，變壓器儲(chǔ)能經(jīng)輸出整流二極管想輸出端釋放，變壓器初級(jí)電流為零。電路進(jìn)入變壓器釋放儲(chǔ)能階段。

2、變壓器釋放儲(chǔ)能階段

變壓器通過(guò)次級(jí)繞組、輸出整流二極管向輸出端釋放儲(chǔ)能。變壓器次級(jí)電流為：