不對(duì)稱(chēng)半橋變換器的研究

4 不對(duì)稱(chēng)半橋的改進(jìn)

對(duì)圖1的穩(wěn)態(tài)分析還可以得出輸出二級(jí)管關(guān)斷時(shí)承受的反向電壓

V_D1= （9）

V_D2= （10）

如前所述,不對(duì)稱(chēng)半橋占空比的最大值是0.5。所以,從式（9）和式（10）可以得出，當(dāng)占空比很小時(shí)，二極管D₂承受的反壓就會(huì)很大。而且這種情況在輸入電壓范圍寬時(shí)更加嚴(yán)重。

如果采用副邊繞組不相等的電路（即N_s2/N_s1大于1），則占空比就可以大于0.5，從而消除這種二極管電壓應(yīng)力不均的問(wèn)題。這時(shí)不對(duì)稱(chēng)半橋的輸出電壓為

V_o= （11）

下面具體推導(dǎo)如何根據(jù)已知條件求出Ns2/Ns1的值。

令a=N_s2/N_s1 （12）

則式（11）可變?yōu)?

N_s1= （13）

令占空比的變化范圍為D₁～D₂，且D₁0.5D₂，也就是說(shuō)，當(dāng)輸入電壓為最大值V_inmax時(shí)，占空比為D₁，當(dāng)輸入電壓為最小值時(shí)，占空比為D₂，即

N_s1= （14）

N_s1= （15）

由式(14)，式(15)可得

=· （16）

令f(D₂)=，并求這個(gè)函數(shù)的最大值，可以得出，在

D₂= （17）

時(shí)，函數(shù)f(D₂)取得最大值。顯而易見(jiàn)，當(dāng)占空比對(duì)稱(chēng)地分布在0.5左右時(shí)，可以得到最理想效果?？梢缘玫?

D₁= （18）

把式（17）和（18）代入式（16），就可以得到a的值了。

以本文實(shí)驗(yàn)為例，來(lái)說(shuō)明不對(duì)稱(chēng)繞組對(duì)二極管選用的好處。

圖5是輸出電壓為12V時(shí)輸出二極管的電壓應(yīng)力圖。從圖5中可以看出，當(dāng)N_s2/N_s1增加時(shí)，二極管D₁的電壓應(yīng)力會(huì)增大，而二極管D₂的電壓應(yīng)力會(huì)減小。當(dāng)N_s2/N_s1=1時(shí)，2個(gè)二極管的電壓應(yīng)力范圍約為25～50V。當(dāng)N_s2/N_s1=3時(shí)，二極管的最大電壓應(yīng)力小于35V。

圖5 輸出二極管的電壓應(yīng)力

5 結(jié)語(yǔ)

不對(duì)稱(chēng)半橋DC/DC變換器由于采用了互補(bǔ)的PWM控制，充分利用電路的特性，以諧振的方式達(dá)到開(kāi)關(guān)的ZVS開(kāi)通，從而消除了開(kāi)關(guān)損耗，提高了電路的效率。

同時(shí)，采用副邊繞組的不對(duì)稱(chēng)解決了普通的不對(duì)稱(chēng)半橋電路輸出二極管電壓應(yīng)力不均的問(wèn)題。這樣可以選用低電壓的二極管，即節(jié)約了成本，還進(jìn)一步提高了電路的效率。