看到很多PI的反激開關(guān)電源介紹中加入了準(zhǔn)諧振軟開關(guān)控制，不過在咱們PI板塊里介紹諧振軟開關(guān)的不是很多，而且今天還看到有人回帖對(duì)諧振軟開關(guān)的誤解。這幾天西安疫情有點(diǎn)嚴(yán)重，lockdown了，隨手發(fā)一貼和大家學(xué)習(xí)討論一下。
下圖是單端反激拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖，Lp是反激變壓器的原邊電感，Lk是原邊漏感，開關(guān)器件并聯(lián)的電容Cs(包含管子自身的寄生電容)：
對(duì)于開關(guān)過程的推導(dǎo)這里就不說了，只說下關(guān)于準(zhǔn)諧振控制的部分：
在反激電路的MOS一個(gè)開關(guān)周期(Ts)內(nèi)，當(dāng)反激變壓器副邊的電流為零后，假設(shè)原邊MOS管的未導(dǎo)通，那么反激變壓器的原邊電感Lp就會(huì)與MOS管D極和S極之間的電容 Cs產(chǎn)生 諧振，上述的諧振等效電路和主要工作波形見下圖：
從上述簡化模型可知諧振周期為：
在經(jīng)過 1/2 諧振周期后，當(dāng)MOS管兩端電壓達(dá)到最小值，Uds_min = max(Uin-Uout/N，0)，當(dāng) Uout/N>Uin 時(shí)，MOS管兩端電壓能夠諧振到 0(也就是諧振波形的谷底)，也就是在這會(huì)MOS管具備了零電壓開通(ZVS)的條件，如下圖的虛線所示：
當(dāng)MOS管的兩端電壓諧振到 0 V之后，上述電路就不再工作在諧振狀態(tài)了，原邊電感電流iLP曲線將會(huì)從正弦變?yōu)橹本€，即線性下降，下降的斜率如下公式：
由于電感電流線性減小的直線為正弦曲線變?yōu)橹本€時(shí)該點(diǎn)的切線，該直線與橫軸的交點(diǎn)在正弦曲線過零點(diǎn)的右側(cè)，所以原邊電感電流下降斜率小于諧振工作時(shí)的下降斜率，即經(jīng)過 1/2 個(gè)諧振周期后，原邊電感電流仍未下降到零，MOS管仍然滿足零電壓開通條件。
因此，經(jīng)過 1/2 個(gè)諧振周期后，MOS管漏源電壓最小。為了使反激變換器原邊MOS管開通損耗最小，在變壓器去磁結(jié)束后，延遲 Tr/2 時(shí)間再開通MOS管即可保證MOS管開通損耗最小，特別地，當(dāng) Uin/N>Uout時(shí)，反激變換器工作在ZVS開通狀態(tài)。
以上就是準(zhǔn)諧振軟開關(guān)的原理，把上述推到的內(nèi)容中最關(guān)鍵的“延遲 Tr/2 時(shí)間再開通MOS管”加入到反激變換器MOS管開關(guān)周期Ts里，也即是諧振周期補(bǔ)償?shù)介_關(guān)周期里邊，就能實(shí)現(xiàn)MOS的軟開關(guān)，也即是ZVS開通。
補(bǔ)充一句：這里只考慮了諧振補(bǔ)償，事實(shí)上深究起來我們?cè)谟?jì)算推到開關(guān)周期Ts的時(shí)候，還需要把漏感Lk也算進(jìn)去，不過這就是另外一個(gè)話題了。
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