用二極管整流的正激變換器簡介

用二極管整流的正激變換器

　　（1）、變壓器復(fù)位選擇

　　在討論同步整流之前，看看用二極管整流的正激變換器是有意義的，正激拓?fù)浠镜墓β始?jí)示于圖1。

　　這里有幾種可能的復(fù)位方法示于圖2。

　　這些技術(shù)都是要使變壓器磁化電流在主開關(guān)Q1關(guān)斷時(shí)復(fù)位。方法及磁化電流幅度復(fù)位是不同的。通過諧振電容的反向磁化電流幅度起始要等于Q1的Coss加上DF的結(jié)電容。該負(fù)向值要等于峰峰磁化電流的一半。R-C-D箝位與之非常相似，除非它是箝制電壓，其能驅(qū)動(dòng)變壓器的反向磁化電流。

　　因此，在R-C-D箝制中，磁化電流將在正、負(fù)峰值之間循環(huán)，而不必讓其磁化電流一半的峰-峰值相等。傳統(tǒng)的第三繞組復(fù)位技術(shù)，磁化電流首先由其復(fù)位到0，但在磁化電感及Q1的Coss之間的諧振將驅(qū)動(dòng)磁化電流的反向，該反向的磁化電流將在同步整流工作于正激拓?fù)鋾r(shí)起到重要作用。

　　在R-C-D箝位的正激變換器中，初級(jí)MOSFET Q1的源漏電壓波形及變壓器磁化電流波形示于圖3。

圖3 一次MOS漏源電壓和變壓器磁化電流波形

　　兩個(gè)時(shí)段內(nèi)的實(shí)際狀態(tài)讓我們感興趣。第一個(gè)時(shí)段從t1到t2，此刻變壓器漏感與初級(jí)側(cè)的電容諧振。其次時(shí)段從t5到t0。

　　在t1初級(jí)MOSFET漏電壓達(dá)到輸入電壓。在此時(shí)，二次側(cè)電流流過正向二極管DF，并且變壓器初級(jí)及次級(jí)繞組兩者都是0電壓。t1之后，回流DR開始導(dǎo)通流過電流，且DF中的電流開始減小，所以整個(gè)流過兩二極管的電流等于電感電流，隨著DR開始流過電流，變壓器二次側(cè)因兩二極管都導(dǎo)通而短路。因其二次側(cè)繞組短路，在變壓器漏感與初級(jí)側(cè)電容諧振期間，其磁化電流是恒定的。由于此諧振，變壓器初級(jí)電流從磁化電流的峰值加上折算的電感電流減小至磁化電流峰值。二次側(cè)電流從峰值電感電流減至基本上為零。由于初次級(jí)電流在諧振期間的變化，在初級(jí)側(cè)MOSFET漏電壓上看起來，如同電流從DF轉(zhuǎn)至DR在半個(gè)諧振期間完成。在t2時(shí)刻DF上的電壓開始諧振，而DF則被反向偏置。換種方法說，整流器之間的電流傳輸是由整個(gè)變換器的漏感及初級(jí)電容控制的。由二次側(cè)來看，這就在初級(jí)邊的柵驅(qū)動(dòng)信號(hào)及跨過DF的諧振電壓之間增加了一個(gè)延遲。

　　詳細(xì)研究一下從t5~t0的時(shí)間間隔是非常重要的。特別是在正激拓?fù)渲惺褂猛秸鲿r(shí)，正如前面所述，變壓器在此時(shí)刻有一個(gè)負(fù)向磁化電流，也即電流從圖1中打點(diǎn)端子處流出。識(shí)別這一點(diǎn)，即初級(jí)側(cè)此電流不能流出，而磁化電流就必須在二次側(cè)通過DF流出。在t5時(shí)，初級(jí)側(cè)開關(guān)漏電壓已諧振到輸入線路電壓值，并被正向二極管箝制，可流過磁化電流。因此，正向二極管導(dǎo)流磁化電路，在此關(guān)注的時(shí)間間隔內(nèi)，直到初級(jí)側(cè)MOSFET在t0時(shí)再次導(dǎo)通。

　　初級(jí)側(cè)MOSFET漏極電壓及變壓器磁化電流的實(shí)驗(yàn)波形示于圖4。圖5展示出變壓器初級(jí)，次極電流波形與初級(jí)MOSFE源漏電壓波形。

圖4 一次MOS漏源電壓和變壓器磁化電流 圖5MOS漏源電壓和一、二次側(cè)電流

　　（2）整流器反向恢復(fù)及導(dǎo)通損耗

　　在Q1開始導(dǎo)通之前，電感電流通常系經(jīng)DR流過，其結(jié)電容儲(chǔ)存充電電荷，由于該電荷不能立即移去，因此陽極到陰極的電壓仍將在Q1導(dǎo)通時(shí)一樣存留，輸入電壓加在變壓器漏感上，而且DR中電流會(huì)減少，減少速率取決于輸入電壓及漏感值。輸入電壓幅度及變壓器漏感決定了DR中的DI/DT因此，也就決定了DR的反向恢復(fù)時(shí)間。DR中儲(chǔ)存電荷移去之后，變壓器漏感與DR的結(jié)電容諧振。

　　正向二極管也表現(xiàn)出反向恢復(fù)特性，這出現(xiàn)在圖3中的t2時(shí)刻，電流從DF傳至DR之后立即出現(xiàn)。如早期討論的，DF及DR中的DI/DT系由變壓器漏感與初級(jí)側(cè)電容所決定。由于正向二極管DF中電流會(huì)衰減到0。所以DI/DT幅度會(huì)減小，這使得DF的反向恢復(fù)損耗少于DR的損耗，肖特基二極管天然具有極好的反向恢復(fù)特性。且當(dāng)其用于DF時(shí)，反向恢復(fù)將不用給予考慮，但是當(dāng)用了MOSFET放于DR及DF處時(shí)，其體二極管的拙劣的反向恢復(fù)特性就會(huì)變得非常明顯。