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双管反激式拓扑：应对未来SMPS设计挑战的创新解决方案
发布时间:2016-02-22 阅读：次 [打印文章] [关闭窗口]-
图2 PFC功率开关管的主要波形
电感厂家在电感电流泄放至大电流电感零时，图2中仍然能够看到工作波形，这时P差模电感器FC开关管的漏极电压开始共振并降低，在达到最低值时，PFC控制器可以使PFC开关管导通，然后再开始一个新的开关周期。如果PFC输出电压设置为低，输入电压亦处于低电平。如果满足如下等式(1)，PFC开关管能够在非常低的漏极电压或者达到ZVS时导通。这对于改善PFC级的效率是非常有益的。
(1)图3是不同的PFC输出电压设置下得出的PFC级效率。由于开关频率高，通过设置较低的输出电压，可以改善轻负载期间的PFC级的开关效率。在图3中可以清楚地看到20W输出功率的结果：通过降低PFC输出电压，可以得到超过4%的效率提升。
图3 115VAC下不同PFC输出电压下PFC级的效率比较
B. PWM级
在本文的PWM级中，使用双管反激转换器作为主DC/DC转换器，在适配器中产生稳定的直流输出电压。图4(A)和(B)所示为该转换器的简化线路及其详细的关键波形图。通过使用准谐振控制器(例如：FAN6920 [1])，可以在最低的漏源电平来导通PWM开关管，因为当PWM变压器电流泄放至零，PWM开关管的漏 – 源电容与变压器电感发生谐振，开关的漏 – 源电压谐振并降低。控制器检测到电压达到谷底，则将PWM开关管导通。在PWM开关管断开过程中，漏 – 源电压为次级绕组的反射加输入电压，如下式表示：
(2)
(A) 双管反激
(B) 双管反激的主要波形图
参见图4 (C)，在断开周期的开始，变压器的漏感在PWM开关上产生电压峰值，使漏极电压升至VIN电压，然后钳位在该电平。因此，在PWM开关管导通过程中储存的漏感能量可以通过两个途径释放。一是释放给PWM漏 – 源电容，进行充电并由该电压将漏极电压提高至VIN( 参见等式2)。通过两个循环二极管D1和D2释放和循环至VIN。所以变压器的匝数比和VIN电平(PFC输出电压)会影响循环周期和百分比。
(C) PWM开关管断开时放大的波形图
图4 双管反激转换器及其主要波形图
C. PWM变压器的匝数比考虑因素
比较不同的匝数比并观察其对PWM级的影响情况。图5 (A)和(B)为不同匝数比(N=11和12)情况下，低侧PWM开关管的漏 – 源电压测量波形。
图5 (A)和(B)中存在几种不同的系统表现情况。设置更高的匝数比可以获得更多的深谷底切换，这有利于减小PWM开关管的损耗。另一点就是提高匝数比可以使得循环周期变得更色码电感长。测量的波形存在着明显的不同。匝数比越高，可以循环利用更多的漏感能量，而不是将能量浪费在为PWM开关管的漏 – 源电容充电。图5(C) 显示不同匝数比情况下流过二极管D1和D2的循环电流。
(A) 匝数比=11
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