分析研究開關(guān)模式電源的諧振坐標(biāo)方法19790

1、個人收集整理-僅供參考分析開關(guān)模式電源地諧振坐標(biāo)方法來源：半導(dǎo)體器件應(yīng)用網(wǎng)摘要：本文將介紹設(shè)計(jì)和分析反激式轉(zhuǎn)換器地RCD緩沖器地新方法. 諧振坐標(biāo)提供了一個了解主開關(guān)關(guān)斷瞬態(tài)期間地簡單方式，并有助于輕松 設(shè)計(jì)和分析RCD緩沖器.b5E2R。關(guān)鍵字：反激式轉(zhuǎn)換器,緩沖器,變壓器,開關(guān)模式電源Pl Ean。設(shè)計(jì)開關(guān)模式電源時(shí)，最麻煩地部件是RCD緩沖器.設(shè)計(jì)RCD緩沖器地 傳統(tǒng)方法沒有主開關(guān)地關(guān)斷瞬態(tài)期間地詳細(xì)說明.因此，傳統(tǒng)方式設(shè)計(jì)中 地設(shè)計(jì)等式也不完全正確.本文將介紹設(shè)計(jì)和分析反激式轉(zhuǎn)換器地RCD緩 沖器地新方法.諧振坐標(biāo)提供了一個了解主開關(guān)關(guān)斷瞬態(tài)期間地簡單方 式，并有助于輕松設(shè)計(jì)和分析RC

2、D緩沖器.DXDi To從商業(yè)上講，反激式轉(zhuǎn)換器因結(jié)構(gòu)簡單、尺寸緊湊、重量輕和成本低 而得到廣泛使用.但是它地主開關(guān)執(zhí)行硬開關(guān)操作，導(dǎo)致主開關(guān)上有較高 地電壓尖峰和振蕩.主開關(guān)地電壓應(yīng)力視電壓尖峰大小而增加.為減少電 壓尖峰以便使用更低成本地低額定電壓地 MOSFET,最廣泛地方法是 RCD 緩沖器網(wǎng)絡(luò).即使緩沖器電壓隨緩沖器電阻降低而降低，但緩沖器網(wǎng)絡(luò)上 地功耗增加，導(dǎo)致總系統(tǒng)效率降低.因此，RCD緩沖器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)優(yōu)化以同時(shí) 符合主開關(guān)電壓應(yīng)力和總系統(tǒng)效率兩個要求.RTCrp。本文將先介紹由主變壓器地漏電感而產(chǎn)生地電壓尖峰地傳統(tǒng)分析.將 介紹描述關(guān)斷瞬態(tài)期間地簡單方式用于進(jìn)一步分析.緩沖器電流將

3、在緩沖 器坐標(biāo)中分析，以便提供更詳細(xì)地設(shè)計(jì)等式.5PCZV。2.RCD緩沖器設(shè)計(jì)和分析2.1 RCD緩沖器設(shè)計(jì)地一般方法圖1顯示具有RCD緩沖器地傳統(tǒng)反激式轉(zhuǎn)換器.個人收集整理-僅供參考圖1:傳統(tǒng)反激式轉(zhuǎn)換器RCD緩沖器電路用于箝位由漏電感Llk和主開關(guān)漏極至源極地電容CDS 之間地諧振導(dǎo)致地電壓尖峰.有多種假定來描述工作原理以設(shè)計(jì)RCD緩沖 器，如下所示：j LBHr 。(1)VsnnVout 和Vsn由于較大地Csn而幾乎恒定：(2)CDS=COSS+CTRANS ,無論 vDS(t) 如 何者B 恒定：(3)當(dāng)主開關(guān)Q1關(guān)閉時(shí)，無次級端漏電感，因此iDS(t) 可瞬時(shí)傳輸至 次級端二極管

4、電流iD1(t),其中Csn是緩沖器電容，CDS是主開關(guān)漏極和 源極之間地有效 電容，COSS是MOSFET地 輸出 電容，CTRANS是變壓器一次 電路端子之間地有效電容，vDS(t)是主開關(guān)間地電壓，iDS(t) 是流過主開 關(guān)地電流，而Q1是主開關(guān).xHAQXo圖2顯示緩沖器二極管傳導(dǎo)時(shí)地等效電路.個人收集整理-僅供參考圖2:緩沖器二極管接通期間地等效電路當(dāng)開關(guān)Q1關(guān)閉時(shí)，主 電流對Q1地COSS充電(同時(shí)對變壓器地CTRANS 放電).當(dāng)COSS被充電至Vin+nVout 時(shí)，次級端二極管接通，能量傳輸至 次級端，并且對COSS持續(xù)充電，因?yàn)槁╇姼蠰lk 仍有一些剩余能量.當(dāng) Q1地

5、vDS(t)增加至 Vin+Vsn ,緩沖器二極管 Dsn接通，vDS(t)箝位在 Vin+Vsn. 當(dāng) Dsn傳導(dǎo)時(shí)，Llk 上地 電壓為 Vsn-nVout ,這樣 Dsn(ts) 地導(dǎo) 通時(shí)間可獲取如下：LDAYt。其中Ipeak 是關(guān)閉開關(guān)Q1之前地峰值漏極電流.有兩種方式計(jì)算緩沖 器網(wǎng)絡(luò)中地功耗(Psn);通過Dsn提供地電源和Rsn中地功耗，如下所示：Zzz6Z。_ 1 2月時(shí)一 L慶* If”其中fsw是反激式轉(zhuǎn)換器地開關(guān)頻率.因此，緩沖器電阻Rsn可由下列等式獲得：個人收集整理-僅供參考這是查找緩沖器電阻Rsn地傳統(tǒng)方式.但是，L-C諧振幾步后，峰值漏 極電流Ipeak 被降低

6、了一些.因此，等式（3）可能誤導(dǎo)被過度設(shè)計(jì)地系 統(tǒng).dvzf v。讓我們使用諧振坐標(biāo)得出實(shí)際峰值漏極電流，以避免在下一節(jié)過度設(shè) 計(jì)RCD緩沖器.2.2 諧振坐標(biāo)中地RCD緩沖器設(shè)計(jì)和分析本節(jié)將使用諧振坐標(biāo)設(shè)計(jì)RCD緩沖器.僅設(shè)計(jì)緩沖器時(shí)，無需分析整個 反激式操作模式.圖3顯示每個模式地等效電路，圖4顯示反激式轉(zhuǎn)換器中 地開關(guān) MOSFET地 vDS（t）. rqynl。圖3:關(guān)閉主開關(guān)后顯示地每個模式地等效電路（按順序依次為模式1至4）個人收集整理-僅供參考圖4:關(guān)閉開關(guān)后地vDS(t)在模式1中，電感(Llk 和Lm)中地電流對 CDS充電，直至其電壓達(dá)到 Vin+nVout ,其中Lm是變

7、壓器地磁化電導(dǎo).在t1,次級二極管接通，并且 磁化電導(dǎo)地兩端箝位在反映地輸出電壓nVout上.在模式2中，通過CDS和 Llk之間地諧振，CDS上地電壓增加到Vin+Vsn ,從而接通緩沖器二極管. 因此，漏極電壓箝位在Vin+Vsn(在模式3期間).CDS和Llk之間地諧振由 于減幅如模式2一樣在模式4中恢復(fù).Emxvxo當(dāng)電感和電容與DC電壓源(Vdc)串聯(lián)諧振時(shí)，電容上地電壓和通過電 感地電流可繪制在一個平面中.在平面上，X軸是電壓，Y軸是電流.如果 將L-C回路地特性阻抗乘以Y軸而使兩個軸地單位相同，電壓和電流地軌 跡將顯示一個圓，圓地原點(diǎn)在(Vdc,0),半徑為起點(diǎn)和原點(diǎn)之間地長度.

8、 使用這種圖形方式來理解諧振，就很容易找到圖4中t2地實(shí)際峰值漏極電 流.在模式14期間，iDS(t) 和vDS(t)繪制在諧振坐標(biāo)中，如圖5所示.SixE2c個人收集整理-僅供參考他mt圖5:諧振坐標(biāo)中地模式分析模式1中是圓，圓地原點(diǎn)在(Vin,0),起點(diǎn)在(0,ZmIpeak). 它一直持續(xù) 到vDS(t)達(dá)到Vin+nVout ，如圖4中所示.根據(jù)圖5地模式1,圓地等式如下：6ewMy。, 一 .一 飛其中Zm是Lm+Llk 和 CDS V (Lm+Llk)/CDS)地 特性阻抗.模式2中是橢圓，橢圓地原點(diǎn)在(Vin+nVout,0) ,起點(diǎn)在(A,B).通過坐標(biāo)映射，圓變成橢圓，因?yàn)樘?/p>

9、性阻抗從，(Lm+Llk)/CDS)變 為，(Llk/CDS).根據(jù)圖5地模式2,橢圓地等式如下：kavU4o緩沖器二極管在模式2地末端接通，即點(diǎn)(C,D).因此，當(dāng)緩沖器二極管 接通時(shí)實(shí)際峰值 電流為 D/Zm ,即 D/M (Lm+Llk)/CDS). 根據(jù)等式(4)和 (5),實(shí)際峰 值電流Ipk,sn 如 下：y6V3A。個人收集整理-僅供參考(6)應(yīng)在等式（3）中使用Ipk,sn 而非Ipeak ,以獲得更精確地Rsn.通常情況下，根據(jù)Ipeak 近似值選擇Rsn ,相應(yīng)地Rsn是一個過度設(shè) 計(jì)地值，因?yàn)镻sn被高估.使用Ipk,sn ,我們可以得到一個更精確、更小 地Psn估計(jì)值，

10、因此Rsn也更大.M2ub6。3.結(jié)論我們可以使用諧振坐標(biāo)找到精確地緩沖器峰值電流.根據(jù)等式（3）和（6） , Llk、Ipk,sn 和fsw應(yīng)減小，而CDS應(yīng)增加，以減少緩沖器損失.但 這可能會帶來一些副作用，如更高地開關(guān)損耗、更大尺寸地變壓器等等. 因此，在設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮到所有因素.本文中提供地精確等式將幫助系統(tǒng) 設(shè)計(jì)人員輕松設(shè)計(jì)RCD緩沖器.0Yuj Co原文出處：分析開關(guān)模式電源地諧振坐標(biāo)方法eUts8o版權(quán)申明本文部分內(nèi)容，包括文字、圖片、以及設(shè)計(jì)等在網(wǎng)上搜集整理.版權(quán)為個人所有This article includes someparts, including text, pict

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