3.5 测试结果分析
从测试结果可以看出,在最大负载条件下的效率为87%,主要损耗为变压器漏感以及开关管关断过程由于变压器漏感所引起的附加损耗,如果这个损耗基本消除,可以将效率提高6%或更高。
这样,准谐振加智能同步整流器的组合方式就可以获得92%以上的DC/DC变换效率。
3.6混合同步整流器设计
混合同步整流器的提出:在交流输入电压在220±20%变化范围时,直流母线电压变化可以达到1.7倍。
二极管的电压峰值如表
DMAX |
正激(双端全波整流) |
正激(双端桥式整流) |
0.5 |
6.8 |
3.4 |
0.6 |
6.34 |
3.17 |
0.7 |
4.8 |
2.4 |
0.8 |
4.3 |
2.15 |
0.9 |
3.8 |
1.9 |
1 |
3.4 |
1.7 |
3.6.1混合同步整流器地提出
占空比为0.8时,全波整流需要二极管耐压是输出电压的4.3倍,12V及以上的输出电压采用肖特基二极管的意义不大了,这时整流电路的电压降将达到1.2~1.5V。不仅如此,全波整流需要变压器二次绕组中心抽头,而且变压器容量需要增加。
变压器绕组复杂。桥式整流电路可以获得最简单的变压器绕组结构,二极管耐压可以减半。
3.6.2混合同步整流器的特点
混合同步整流器的特点见图19。
图19 混合同步整流器
3.6.3实现混合同步整流器的关键
实现先混合同步整流器的关键,在于同步整流器的MOFET驱动信号的实现。既简单又有很好的一致性,可以有效地驱动同步整流器,而又不至于影响效率。
3.7 正激式开关电源的有源箝位
在正激变换器中,有源箝位是最佳的解决方案。其优点是:
a)可以实现开关管的零电压关断和零电压导通;
b)变压器的复位电压随占空比减小,可以使得开关管/二极管获得更大的耐压空间,或者选择耐压耕地的开关管/二极管;
c)变压器双向激磁,减小变压器损耗;
d)绕组无中心抽头,简化变压器结构。
图20 开关管漏-源极电压波形
3.8 单级功率因数校正
单级功率因数校正最大的优点是电路简单,可以在基本不增加主要元件和成本的基础上,实现功率因数校正的功能,用以功率变换,实现PFC和DC/DC隔离变换。
3.8.1基本思路
利用电流断续型反激式变换器在相同的导通时间条件下电感峰值电流正比于直流母线电压的特点,将每个工频电源周期的开关时间固定,就可以得到峰值电流按正弦规律变化的锯齿波电流。
将每个开关周期的电流“平滑”后,可以得到“平滑”后的“正弦半波”电流。
这个电流反射到交流侧就是完整的“正弦波”电流,从而实现了功率因数校正。
图21 电流断续型反激式变换器在正弦电压作用下的电感峰值电流和“平均电流”波形
3.8.2对应的公式
从波形和数学推导可以看到:
将每一个开关周期的电感电流波形“平滑”后,可以得到这样“平滑”后的电流波形的组合称为“正弦”波电流波形。
这样,就获得到与电网电压波形相同、相位相同的电流波形,从而获得“1”的功率因数。