低EMI、高效的零電壓開(kāi)關(guān)反激式開(kāi)關(guān)電源設(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)小得到廣泛應(yīng)用，而采用自激型反激式開(kāi)關(guān)電源減小EMI將導(dǎo)致電源效率下降，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。本文的“零電壓”開(kāi)關(guān)方式，復(fù)位過(guò)程無(wú)損耗，因此效率高。同時(shí)電感電流也為零，開(kāi)通時(shí)刻因寄生振蕩所產(chǎn)生的輸出電壓尖峰和EMI大幅度降低。

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)

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：

變壓器次級(jí)電流降到零，變壓器儲(chǔ)能全部釋放，輸出整流二極管自然關(guān)斷，電路進(jìn)人緩沖電路復(fù)位階段。

緩沖電路復(fù)位階段對(duì)應(yīng)t3-t4期間為使緩沖電容器在下一個(gè)開(kāi)關(guān)周期能起到緩沖作用，保證開(kāi)關(guān)管“零電壓”關(guān)斷和“零電壓”開(kāi)通，需將緩沖電容器放電，將電荷全部泄放，即復(fù)位。與有損耗緩沖電路不同，無(wú)損耗緩沖電路采用LC諧振方式將緩沖電容器復(fù)位，本文電路的復(fù)位電感為變壓器初級(jí)電感。

電路性能分析

本文提出的“零電壓”開(kāi)關(guān)方式。復(fù)位過(guò)程也無(wú)損耗，基本消除了開(kāi)關(guān)過(guò)程中的開(kāi)關(guān)損耗，因此效率高，通常高于85%相對(duì)有損耗緩沖電路整機(jī)電源效率高5-10%，不僅如此由于“零電壓”開(kāi)關(guān)在開(kāi)通過(guò)程中基本上實(shí)現(xiàn)了零電壓開(kāi)通，同時(shí)電感電流也為零，使開(kāi)通過(guò)程既無(wú)能量交換(包括寄生參數(shù)的能量交換)又使輸出整流二極管在緩沖電路復(fù)位過(guò)程中有充分時(shí)間和緩變電壓下緩慢反向恢復(fù)，開(kāi)通時(shí)刻因寄生振蕩所產(chǎn)生的輸出電壓尖峰和EMI大幅度降低，由于零電壓關(guān)斷和較大容t緩沖電容器使關(guān)斷過(guò)程避免了大的dv/dt，抑制了變壓器漏感和二極管開(kāi)通造成的寄生振蕩，因而開(kāi)關(guān)管關(guān)斷時(shí)刻的輸出尖峰電壓和EMU也很小，基本上消除了常規(guī)有損耗緩沖電路對(duì)以致開(kāi)關(guān)電壓尖峰抑制現(xiàn)象。

盡管電路原理分析可以實(shí)現(xiàn)“零”或極低的輸出電壓尖峰和EMU，實(shí)際上由于各種原因的寄生振蕩仍然存在，在開(kāi)關(guān)過(guò)程中也會(huì)產(chǎn)生不同程度的輸出電壓尖峰和E閉，因此適當(dāng)減緩開(kāi)關(guān)過(guò)程有時(shí)是必要的，也可以采用開(kāi)通過(guò)程的比例驅(qū)動(dòng)。由于零電壓開(kāi)關(guān)消除了變壓器儲(chǔ)能釋放盡后緩沖電容器與變壓器初級(jí)電感的寄生振蕩，有利于減小變壓器的損耗。本文提出的反激式開(kāi)關(guān)電源零電壓開(kāi)關(guān)電路的過(guò)電流保護(hù)應(yīng)采用逐周峰值電流限制方式，在過(guò)電流狀態(tài)下將不是零電壓開(kāi)關(guān)，開(kāi)關(guān)損耗將增加，因此應(yīng)輔之以“打隔”保護(hù)方式。