軟開關技術實現(xiàn)12V/5000A大功率電源

　　為了進一步減小損耗，輸出整流二極管采用多只大電流(400A) 、耐高電壓(80V) 的肖特基二極管并聯(lián)使用。而且，每個變壓器的次級輸出采用了全波整流方式。這樣，每一次導通期間只有一組二極管流過電流。同時，次級整流二極管配上了RC 吸收網絡，以抑止由變壓器漏感和肖特基二極管本體電容引起的寄生震蕩。這些措施都最大限度地減小了電源的輸出損耗，有利于效率的提高。

　　對于大電流輸出來說，一般要把輸出整流二極管并聯(lián)使用。但由于肖特基二極管是負溫度系數(shù)的器件，并聯(lián)時一般要考慮它們之間的均流。二極管的并聯(lián)方式有許多種，圖5 所示，圖a 為直接并聯(lián)方式;圖b 為串入電阻并聯(lián)方式;圖c 為串入動態(tài)均流互感器并聯(lián)方式。(均以四只二極管的并聯(lián)為例)。

　　圖5 　二極管的并聯(lián)方式

　　對于直接并聯(lián)方式，二極管的均流效果很差，輸出電流一般限制在幾十安培到幾百安培左右，不易于做到上千安培。在電流為上千安培輸出的情況下，為了達到均流的目的，可以采用串入電阻方式并聯(lián)或采用串入動態(tài)均流互感器并聯(lián)。由于鄰近效應及趨膚效應的影響，對于串入電阻的并聯(lián)方式，二極管的均流效果隨輸出電流的大小而改變，均流效果較差。為達到較好均流效果，串入的電阻不宜太小，這又帶來較大的損耗。對于串入動態(tài)均流互感器的并聯(lián)方式，可以達到較好的均流效果，但大電流互感器的制作工藝復雜，成本高，同時由于動態(tài)均流互感器的漏感及引線電感的存在，使得二極管在關斷時的反向尖峰電壓增高，電磁干擾及損耗隨之增加。

　　為了克服以上并聯(lián)方式的不足之處，使輸出整流二極管實現(xiàn)既能自動均流，降低損耗，又可以降低制作工藝的復雜性，我們設計了一種新穎的高頻功率變壓器，如圖1 所示。這種變壓器是由8 個相同的小變壓器構成，變比均為4∶1 ，它們的初級串聯(lián)，而次級則采用并聯(lián)結構。該變壓器采用初級自冷和次級水冷相結合的冷卻方式，這樣考慮主要在于它們的熱損耗不同，而且可以大大簡化變壓器的制作工序。

　　下面以兩個變壓器組為例(圖6 所示) ，說明二極管之間的均流。

　　圖6 　多個變壓器的連接示意圖

　　uin為正時， u1 與u3 為正，二極管D1 與D3 導通，D2 與D4 截止，此時可以得出：

　　當二極管的管壓降uD1 與uD3 不等時，由公式(3) 、(4) 、(5) 、(6) 可以得出，兩個變壓器原邊的電壓uA與uB 也不等，二極管管壓降高的變壓器原邊的電壓就高，反之亦然。由公式(1) 、(2) 得：

　　即流過二極管D1 與D3 的電流始終相等，實現(xiàn)自動均流。可見，變壓器的這種連接方式，是靠調整單個變壓器原邊的電壓來實現(xiàn)輸出整流二極管的自動均流。

　　多個變壓器的這種連接方式，不僅可以使得輸出整流二極管實現(xiàn)自動均流，還可以使得變壓器的設計模塊化，簡化變壓器的制作工藝，降低了損耗。

　　與一只單個變壓器相比，多個變壓器的這種連接方式，減小了變壓器的變比，增強了變壓器原副邊的磁耦合性，減小了漏感(實際測量8 個變壓器原邊串聯(lián)后的漏感為6μH) ，減小了占空比的丟失。圖7 為滿載時變壓器初級電壓波形VP 和次級電壓波形VS ，從圖中可以看到占空比丟失不多(大約為5 %) ，使得系統(tǒng)的性能顯著提高。

　　圖7 　變壓器初級和次級電壓波形圖