雙管正激電路脫胎于單管正激電路。單管正激電路的MOS管一般使用LCD復(fù)位或變壓器繞組復(fù)位,因?yàn)樵陉P(guān)機(jī)時(shí)可以承受高反壓,需要額外的磁復(fù)位電路。
使用得較多的是采用繞組復(fù)位的方式,如圖1所示。
圖1 單端正激變換器
磁化電流在導(dǎo)通結(jié)束時(shí)達(dá)到最大,當(dāng) MOS 管關(guān)斷時(shí),次級(jí)感應(yīng)電勢(shì)反向,二極管 D2 截至,次級(jí)電流為零,導(dǎo)通期間存儲(chǔ)在磁場(chǎng)中的能量應(yīng)當(dāng)有通路釋放,輔助繞組 N3 和二極管 D1 就是為了解決磁芯復(fù)位問題。
可見變壓器復(fù)位時(shí)間與開關(guān)管的電壓應(yīng)力為兩個(gè)矛盾的要求,當(dāng)復(fù)位繞組匝數(shù)N3>N1 時(shí),可獲得較小的開關(guān)管電壓應(yīng)力,但變壓器磁復(fù)位時(shí)間增長,導(dǎo)致開關(guān)管的占空比較小,進(jìn)而會(huì)導(dǎo)致開關(guān)管的峰值電流較大,當(dāng)復(fù)位繞組匝數(shù) N3<N1 時(shí),變壓器磁復(fù)位時(shí)間減小,占空比增大,能獲得較小的原邊峰值電流,但開關(guān)管的電壓應(yīng)力會(huì)增高,為了方便生產(chǎn)實(shí)際中變壓器的繞制,同時(shí)獲得一個(gè)折中的最大占空比和開關(guān)管電壓應(yīng)力,我們通常取 N3=N1,即等匝數(shù)復(fù)位繞組。當(dāng)采取等匝數(shù)復(fù)位繞組時(shí),則開關(guān)管最大占空比 D=0.5,此時(shí)開關(guān)管電壓應(yīng)力為 2 倍的輸入電壓即 2Vin。
圖2雙管正激變換器
雙管正激電路繼承了正激電路的優(yōu)點(diǎn),電路圖如圖 2所示。在增加一個(gè) MOS管和一個(gè)二極管的條件下,省去了復(fù)位繞組,同時(shí)將開關(guān)管的電壓應(yīng)力減小為輸入電壓 Vin。
由原理圖可知,變壓器原邊主繞組充當(dāng)著去磁繞組的角色,即相當(dāng)于前述的去磁繞組匝數(shù)與主繞組匝數(shù)相等的情況,因此,雙管正激變換器的最大占空比也為0.5。當(dāng)開關(guān)管關(guān)斷時(shí),二極管 D1、D2 導(dǎo)通,將變壓器磁芯磁化能量回饋到輸入端,同時(shí)將 MOS 管的電壓應(yīng)力鉗位在輸入電壓的水平。這也是雙管正激電路最顯著的特色。
其驅(qū)動(dòng)波形與相應(yīng)的 Vds 波形如圖3所示。
圖3雙管正激變換器的驅(qū)動(dòng)和 Vds 波形
雙管正激電路的這個(gè)特點(diǎn)在實(shí)際應(yīng)用中具有重要意義。設(shè)想在交流電網(wǎng)電壓為220V 的地區(qū),經(jīng)全波整流后,直流電壓值約 310V,理想情況下 MOS 管的電壓應(yīng)力就已經(jīng)達(dá)到了 620V,實(shí)際電路中由于變壓器不可避免的存在漏感,導(dǎo)致開關(guān)管在關(guān)斷時(shí)兩端電壓會(huì)形成一個(gè)尖峰電壓(一般稱作為漏感尖峰,這個(gè)尖峰電壓值的大小和漏感值與原邊電感值的比例有關(guān),比值越大,尖峰電壓越高),再加上輸入線電壓的擾動(dòng),往往導(dǎo)致 MOS 管的電壓應(yīng)力過高導(dǎo)致選型困難,成本上升。
而雙管正激變換器則很好的解決了這個(gè)問題。二極管鉗位電路能有效將 MOS關(guān)斷電壓鉗位在輸入電壓的水平,這也使得該電路能應(yīng)用在輸入電壓范圍較寬的場(chǎng)合。實(shí)際情況是,在電網(wǎng)電壓為 110V 的場(chǎng)合,為了減小初級(jí)電流的幅值,通常在輸入端采用倍壓整流的方式,提升輸入電壓,達(dá)到改善電源的 EMI。
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