准谐振工作的反激转换器(04-100)

  作者:安森美半导体 Nicolas CYR 时间:2008-03-28来源:电子产品世界

  振荡的起源可以从图2的电路中看到,图中有L-C网络。

  因事件不同,存在两种不同的配置:

  ·在开关闭合时,初级电流不但流经初级电感LP,还流过漏感LLEAK。导通时间结束后,储存在LP中的能量通过耦合磁通传送到变压器的次级侧。然而,变压器两端之间耦合的漏感使其电压反向,并使漏极电压快速上升。因此,LLEAK和CTOT共同形成了一个谐振网络。

  ·变压器磁芯去磁时,初级和次级电流下降到零,次级二极管停止导电,而反射初级的电压自然消失。这意味着VDS不断趋近于VIN。但是,在没有谐振网络的情况下,转换是突变的,由初级电感LP和与前面提到的几乎相同的CTOT引起。正弦振铃随之产生,并因存在欧姆损耗而衰减。因此,漏极不断处于振铃波的各个局部最小值的位置上,这些最小值称为“谷点”。如果我们能够在这些波谷的中点位置将MOSFET导通,便可确保导通损耗最小,特别是那些与电容损耗有关的导通损耗:PavgCAP=1/2·CTOT·VDS2·FSW。因为其与漏极电压的平方成正比,所以较小的VDS即意味着电容损耗较小。因此,准方波工作(或谷点开关)是指在VDS最小时重新启动开关。如各图所示,这种情况发生在变压器磁芯去磁后的一段时间内。采用这种方法,我们创建了一个转换器,由于去磁时间取决于输入/输出的工作状态,因此,它自然可以在可变频率下工作。图3为准方波转换器的典型波形图。

  可以看到,总周期由不同的事件组成,首先是磁化磁芯(TON),然后完全去磁(TOFF),最后插入一个时延(TW)以使漏极最小。分别计算这三个不同事件便可求出自激振荡频率。计算细节见安森美半导体网站的应用指南AND8089或AND8145。忽略TW,便可以用简单的一次频率迭代公式得出最终的计算结果(如送入Spice仿真器中):

  将方程输入电子表格并画出FSW和各种参数(VOUT、IOUT等)之间的关系,便可看出该系统频率的高度可变性。图4和图5分别画出了给定应用中FSW与输入电压及输出电流之间的函数关系。

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关键词: 安森美 准谐振 反激转换器

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