功率開關(guān)對電源效率的影響

當(dāng)S1 關(guān)斷，則開始模式 3，由于S2 的輸出電容被放電，故 vT1 也減小，最終，當(dāng) S2 輸出電容電壓等于 VCb. 時，它變?yōu)榱恪Ｍ瑫r，由于 SR2 的反向偏置電壓消除，因此它的體二極管開啟導(dǎo)通。然后，兩個 SR 在這個模式中一起導(dǎo)通。S2 的體二極管在 S2 的輸出電容和 S1 的輸出電容完全放電后導(dǎo)通，由于兩個 SR 均導(dǎo)通，iLO1 和 iLO2 均為續(xù)流，斜率分別為 CVO/LO1 和 CVO/LO2, ，而 vT1 和 vT2 均為零。由于 VCb 僅僅施加在漏電感上，它引起初級電流的極性快速變化。在 S2 的體二極管導(dǎo)通后 S2 開啟， 從而實現(xiàn) S2 的 ZVS 運作，這個模式的持續(xù)時間為

(1)

模式 4 是另一個充電模式，在各個 SR 之間的換向結(jié)束時開始，在變壓器初級端施加的電壓為CVCb ，因而勵磁電流以斜率 CVCb/Lm 減少，iLO2 的斜率為 (VCb/n-VO)/LO2。其它的電感電流是通過 SR2 的續(xù)流。可從圖2看出，由于異相 (out-of-phase) 作用，每個輸出電感的大紋波電流得以消除。因而，相比中心抽頭式或橋式整流配置，它可以在電流倍增器配置中使用兩個較小的電感。

當(dāng) S2 關(guān)斷，模式 1 作為另一個重建模式而開始，模式 1 的運作原理幾乎與模式 3 相同，只有 ZVS 狀況例外。在模式 1 中，當(dāng) S1 的輸出電容電壓等于 Vin-VCb 的瞬間，vT1 成為零。在這個瞬間之前，輸出電感 LO2 上的負(fù)載電流反射到變壓器的初級端，有助于實現(xiàn)開關(guān)的 ZVS 運作。與此相反，存儲在漏電感中的能量僅在這個瞬間之后對輸出電容進行放電和充電。因而，S1的 ZVS 運作較 S2 更為穩(wěn)固，因為通常 Vin-VCb 高于 VCb ，除此之外，可以與模式 3 相同的方式進行分析，模式 1 的延續(xù)時間為

(2)

使用公式 (1) 和 (2) 詳細(xì)計算輸出電壓

(3)

VSR 是 SR 處于充電模式時 MOSFET 兩端的電壓。

im 的 DC 和紋波成分可從下式獲得：

(4)

(5)

這里，ILO1　和 ILO2 是輸出電感電流的 DC 成分。

設(shè)計示例和實驗結(jié)果

在本節(jié)中討論一個設(shè)計示例，目標(biāo)系統(tǒng)是輸出電壓為 12V 和輸出負(fù)載電流為 30A 的 PC 電源，由于輸入通常來自功率因數(shù)校正 (PFC) 電路，輸入電壓的范圍并不寬泛，目標(biāo)規(guī)范如下：

標(biāo)稱輸入電壓：390 VDC

輸入電壓范圍：370 VDC ~ 410 VDC

輸出電壓：12 V

輸出電流：30 A

開關(guān)頻率：100 kHz

圖3360 W PC電源的設(shè)計示例 (12 V, 30 A)

圖 3 所示為參考設(shè)計的完整原理圖，變壓器的電氣特性如表 1 所示。

表 I所設(shè)計變壓器的電氣特性