PDF《一种变模态恒定磁芯复位电压双管正激 变换器》

3 [t2~t3]. 由上述分析可见,所提出变换器的设计可以有 更大的占空比裕量,从而可以在相同功率容量的情 况下减小直流输入电流的容量和变压器的尺寸. 1.3 最大占空比设置 最大占空比为 Dmax = Urst UB+Urst (7) Urst 由直流输入最大电压 UBmax 决定. 故式(7)变为 Dmax = UBmax UB+UBmax =

1 1+ UB UBmax (8) 输出保持工作模态下,最大占空比与直流输入 的关系如图

4 所示. 随着 UB 电压下降,变换器所支 持最大占空比会不断变大. 实际设计中,为了避免 输入跳变过程中变压器饱和,需要设置一个最大占 空比限制值,一般而言,为80% Dmax 左右. 1.4 变压器变比选择 如果变换器开关占空比可以增大,变压器的变

21 总第

75 期电源学报图4Dmax 和UB /UBmax 之间关系 Fig.4 Relationship between Dmax and UB /UBmax 0.7 0.6 0.5 0.4 D max 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 UB/UBmax 比N也可以相应增加. 因此,二次侧的器件可以降 低应力限制,带来整体效率的提高. 当输入电压最低为 UBmin 时, 开关占空比满足 条件 DL = NU0 UBmin ≤ Urst Urst+UBmin (9) 当输入电压最高为 UBmax 时, 限制占空比为最 大值的 80%,开关占空比满足条件 DH = NU0 UBmax ≤ 0.8Urst Urst+UBmin (10) 由式(9)和式(10)可得变压器变比为 N = min UBminUrst (Urst+UBmin)U0 , 0.8UBmaxUrst (Urst+UBmax)U0

0 (11) 1.5 控制电路实现 控制电路的设计由电阻电容和比较器组合实 现,如图

5 所示. UB 通过电阻分压采样与设定参考 电压比较. 当输入母线电压大于设定阈值时,比较 器输出为低电平,三极管 Sb 处于导通状态,从而使 三极管 Sa 基极处于高位, 使恒压复位附加电路处 于旁路状态. 双管正激电路复位通路工作在传统模 式. 当输入母线电压低于设定值时,比较器输出被 Vcc 拉高,Sb 截止,Sa 也相应截止,变压器通过 Crst 复位,复位电压处于恒定值,不受 UB 下降的影响.

2 实验结果 为了验证上述理论分析的正确性,制作了

1 台 输出功率为

180 W、输出为+12 V 的样机. 交流电 压输入范围为 90~264 V, 输出保持时间要求为

7 ms,样机的主要元器件参数如表

1 所示. 输入电压 为220 V、 模态切换工作点 UBth=350 V 时测试波形 如图

6 所示. 图5复位控制电路 Fig.5 Reset controller circuit UB Crst D1 D2 D3 S1 S2 Sa Rdis T1 Sb UB Vcc R1 R2 OP Vref Vdd D6 R3 R4 图6实验波形 Fig.6 Experimental waveforms u ds (

200 V/ 格), u gs (

20 V/ 格)uD5 (

10 V/ 格), u D6 (

10 V/ 格)uds ugs uD5 uD6 D=0.4 t(2 μs/格) t(2 μs/格) uB uds ugs uSa_G D=0.6 u ds (

200 V/ 格), u gs (

10 V/ 格)uB(200 V/ 格), u Sa_G (

10 V/ 格)t(2 μs/格) u

0 (

10 V/ 格)uB(100 V/ 格), u Crst (

100 V/ 格)u0 uCrst uB 输入关断点 输出关断点 模态切换点 thold-up=10 ms 表1主要元器件参数 Tab.1 Parameters of key components 主开关管 S1,S2 续流二极管 D1,D2 附加电路 三极管 Sa 输出整流 二极管 直流输入 储能电容 变压器 磁芯 变压器 变比 N PWM 控制芯片 IRFIB7N50A MUR160 STB45 STPS20L60

120 μF EFD25 80∶7 DAP002 (a)传统双管正激工作模态下主开关 管波形 (b)输出保持模态下主开关管波形 (c)模态切换时波形

22 第1期李学峰,等:一种变模态恒定磁芯复位电压双管正激变换器 作者简介: 李学峰(1966-),男,博士,副教授,研 究方向:电力系统设备及电力电子技术在 电力系统中的应用,E鄄mail:nightpole@126. com. 吴德军(1974-),男,博士,副教授,研 究方向:电力电子技术在电力系统上的应 用,E鄄mail: wudejun1974@126.com. 王仕韬(1978-),男,博士,研究方向: 电力电子技术,E鄄mail: windham.rar@gmail. com. 李学峰 图6(a)为传统双管正激工作模态下输出负载 最大时主要工作波形,可见,正常工作时最大占空 比为 40%;