準(zhǔn)諧振軟開(kāi)關(guān)反激變換器的研究

需要注意的是，由于電路中輸入電壓Vin會(huì)在一定范圍內(nèi)變化，給電路的設(shè)計(jì)帶來(lái)了一定困難。特別是在寬范圍輸入場(chǎng)合，在整個(gè)輸入范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)零電壓開(kāi)通將會(huì)非常困難。另外，由于電路本質(zhì)上工作在臨界斷續(xù)模式（DCM boundary）,開(kāi)關(guān)頻率隨著輸入電壓或者負(fù)載的變化而變化，其工作頻率推導(dǎo)如下：

ton= （7）

tfw= （8）

fsw== （9）

由于電路工作在DCM boundary模式，因此有

Pin=Lpfsw （10）

可以推導(dǎo)出開(kāi)關(guān)頻率fsw為

fsw= （11）

其中

fT= （12）

可見(jiàn)隨著輸入電壓的升高或者負(fù)載的減輕都會(huì)使開(kāi)關(guān)頻率上升。

3 設(shè)計(jì)實(shí)例以及實(shí)驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)以上分析，設(shè)計(jì)了一個(gè)60W的準(zhǔn)諧振軟開(kāi)關(guān)反激變換器，控制采用ST公司最新推出的控制芯片L6565,其外部功能框圖如圖3所示。

圖3 L6565功能框圖

L6565采用電流控制方式，腳4用于檢測(cè)流過(guò)開(kāi)關(guān)管的電流，腳1為電壓反饋輸入腳，腳2為內(nèi)部運(yùn)放輸出腳，腳1、2之間接一個(gè)PI補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，腳7為驅(qū)動(dòng)輸出腳。值得注意的是，與一般電流控制型芯片不同的是，L6565有一個(gè)電流過(guò)零檢測(cè)腳4，用來(lái)檢測(cè)副邊反激電流是否已經(jīng)減小到零，一旦檢測(cè)到過(guò)零信號(hào)，經(jīng)過(guò)一段延遲時(shí)間（tv）將使開(kāi)關(guān)導(dǎo)通實(shí)現(xiàn)零電壓開(kāi)通。

電源的主要參數(shù)如下：輸入電壓AC 90～265V，輸出電壓DC 12V，5A，最低開(kāi)關(guān)頻率70kHz。

從圖4所示開(kāi)關(guān)管兩端電壓波形可以看出，vds在反激輸出電流減小到零以后開(kāi)始振蕩，當(dāng)振蕩達(dá)到最低點(diǎn)后，開(kāi)關(guān)重新導(dǎo)通，實(shí)現(xiàn)了零電壓開(kāi)關(guān)。圖5所示的是開(kāi)關(guān)管的電流波形。圖6所示的是輕載開(kāi)關(guān)管兩端電壓波形。從式（12）可以看出在負(fù)載很輕的時(shí)候，開(kāi)關(guān)頻率會(huì)很高，增加了電路的輕載或空載損耗。L6565針對(duì)準(zhǔn)諧振電路這個(gè)缺點(diǎn)，在內(nèi)部設(shè)置了一個(gè)最小關(guān)斷時(shí)間。從圖6可以看出，在第一次諧振到達(dá)最低時(shí)，如果此時(shí)關(guān)斷時(shí)間沒(méi)有超過(guò)內(nèi)部設(shè)置的最小關(guān)斷時(shí)間，開(kāi)關(guān)管將無(wú)法導(dǎo)通，vds將繼續(xù)振蕩，直到關(guān)斷時(shí)間超過(guò)最小關(guān)斷時(shí)間，開(kāi)關(guān)管才能再次導(dǎo)通。圖7所示的是空載開(kāi)關(guān)管兩端電壓波形，此時(shí)開(kāi)關(guān)將進(jìn)入間歇工作狀態(tài)，以降低開(kāi)關(guān)頻率。電路的空載損耗可以小于1W，滿載效率可以達(dá)到85％。

圖4 滿載開(kāi)關(guān)管兩端電壓波形(vds）