軟開關(guān)轉(zhuǎn)換器的輸出電容設(shè)計

過去，許多設(shè)計人員都使用粗略假設(shè)來提供等效輸出電容值，因為輸出電容通常都指定為25V漏源電壓。不過，傳統(tǒng)的等效輸出電容值在實際應(yīng)用中卻沒有多大幫助，因為它隨漏源電壓變化，并且在開關(guān)導(dǎo)通/關(guān)斷期間不能提供準(zhǔn)確的儲能信息。在功率轉(zhuǎn)換器工作電壓下，新定義的輸出電容提供等效的儲能，能夠?qū)崿F(xiàn)更優(yōu)化的功率轉(zhuǎn)換器設(shè)計。

　　ZVS轉(zhuǎn)換器的輸出電容

　　在軟開關(guān)拓撲中，通過諧振作用，利用電感(漏電感和串聯(lián)電感或變壓器中的磁化電感)中的儲能使開關(guān)管輸出電容放電來實現(xiàn)零電壓導(dǎo)通。因此，電感必須精確設(shè)計，以防止硬開關(guān)引起的附加功耗。下面的公式是零電壓開關(guān)的基本要求。

　　其中，Ceq是開關(guān)等效輸出電容，CTR是變壓器寄生電容。

　　其中，CS是開關(guān)等效輸出電容。

　　公式(1)用于移相全橋拓撲，公式(2)用于LLC諧振半橋拓撲。在兩個公式中輸出電容都起著重要作用。如果在公式(1)中假設(shè)輸出電容很大，則由公式將得出較大的電感。然后，此大電感將降低初級di/dt，并降低功率轉(zhuǎn)換器的有效占空比。相反，太小的輸出電容將導(dǎo)致較小的電感和有害的硬開關(guān)。另外，公式(2)中太大的輸出電容將限制磁化電感并引起循環(huán)電流的增加。因此，對于優(yōu)化軟開關(guān)轉(zhuǎn)換器設(shè)計，獲取準(zhǔn)確的開關(guān)輸出電容值將非常關(guān)鍵。通常，針對等效輸出電容的傳統(tǒng)假設(shè)傾向于使用較大數(shù)值。所以，根據(jù)公式(1)或(2)選擇電感后，設(shè)計人員還需調(diào)整功率轉(zhuǎn)換器參數(shù)，并經(jīng)過多次反復(fù)設(shè)計，因為每個參數(shù)都相互關(guān)聯(lián)，例如，匝數(shù)比、漏電感、以及有效占空比。而且，功率MOSFET的輸出電容將跟隨漏源電壓變化。在功率轉(zhuǎn)換器工作電壓下，提供等效儲能的輸出電容是這些應(yīng)用的最佳選擇。

　　從輸出電容中獲得儲能

　　在電壓與電荷關(guān)系圖(圖1)上，電容為直線的斜率，電容中的儲能為該直線下包含的面積。雖然功率MOSFET的輸出電容呈非線性，并依據(jù)漏源電壓的變化而變化，但是輸出電容中的儲能仍為非線性電容線下的面積。因此，如果我們能夠找出一條直線，由該直線給出的面積與圖1所示變化的輸出電容曲線所包含的面積相同，則直線的斜率恰好是產(chǎn)生相同儲能的等效輸出電容。

　　圖1：等效輸出電容的概念。

　　對于某些老式平面技術(shù)MOSFET，設(shè)計人員可能會用曲線擬合來找出等效輸出電容。

　　于是，儲能可由簡單積分公式獲得。

　　最后，有效輸出電容為：

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