《電子技術(shù)應(yīng)用》
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為什么要選擇反激拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)?
摘要: 許多書籍都有提到,反激拓?fù)溥m用于150W以下功率,但是具體的原因卻很少分析,我嘗試做些解釋。從三個(gè)方面分析:開關(guān)管、磁性器件、電容。
Abstract:
Key words :

許多書籍都有提到,反激" title="反激">反激拓?fù)溥m用于150W以下功率,但是具體的原因卻很少分析,我嘗試做些解釋。從三個(gè)方面分析:開關(guān)管、磁性器件、電容。

初級(jí)開關(guān)管(MOSFET)。假設(shè)輸入電壓恒定為60V,情況同上。從兩個(gè)方面考慮反激、正激、半橋:選用mosfet的最大耐壓和流過mosfet的最大電流有效值。

可見在理想狀態(tài)下,三種拓?fù)涞牟顒e并沒有體現(xiàn)在初級(jí)mosfet的導(dǎo)通損耗上(注意半橋使用了兩個(gè)功率mosfet),開關(guān)管的另一個(gè)損耗是開關(guān)損耗" title="開關(guān)損耗">開關(guān)損耗,公式的推導(dǎo)見EXEL文件。假設(shè)開通關(guān)斷有相同損耗,電感量無窮大,則計(jì)算公式如下:

反激:

正激:

半橋: 

 

從公式可以看出,在只針對(duì)一個(gè)輸入電壓點(diǎn)優(yōu)化的情況下,反激的開關(guān)損耗最大,正激和半橋沒有區(qū)別,這是限制反激大功率運(yùn)用的一個(gè)原因。

次級(jí)mosfet

次級(jí)mosfet都是零電壓開通關(guān)斷,不存在開關(guān)損耗

 

次級(jí)mosfet的導(dǎo)通損耗同樣限制了反激在大功率場(chǎng)合的運(yùn)用,mosfet體內(nèi)二極管的反向恢復(fù)同樣產(chǎn)生損耗,值得注意的是這個(gè)損耗源于次級(jí),發(fā)生在初級(jí)mosfet,計(jì)算公式如下

 

考慮到半橋的占空比D可以是0.9,所以以上三個(gè)公式基本上沒有區(qū)別。

3、磁性器件。反激的變壓器等效理想變壓器和電感器的結(jié)合,不知道該如何正激和半橋的磁性器件比較,這里只討論下為什么反激變壓器中漏感的影響大。具體分析見EXEL中《磁性器件》頁面

4、電容。同樣關(guān)心電容的電流應(yīng)力和電壓。電壓應(yīng)力沒什么區(qū)別。


  

輸入電容電流應(yīng)力基本沒有區(qū)別,輸出電容上反激的電流應(yīng)力很糟糕,但需要注意的是,輸出電容的電流應(yīng)力與輸出電流成正比,與輸出功率并沒有直接關(guān)系,正激和半橋的輸出電容電流應(yīng)力為0是因?yàn)殡姼屑僭O(shè)為無窮大,實(shí)際值與△I有關(guān)。

5、總結(jié):通過以上分析,反激不適合大功率引用原因如下:

初級(jí)mosfet開關(guān)損耗

次級(jí)mosfet導(dǎo)通損耗

變壓器漏感導(dǎo)致的損耗

輸出電容電流應(yīng)力

上面的計(jì)算基于輸入電壓恒定為60V,但實(shí)際情況是25~125V。這個(gè)情況下,反激拓?fù)滹@示出它的優(yōu)勢(shì),可能更恰當(dāng)?shù)恼f應(yīng)該是正激、半橋變得更加難以設(shè)計(jì),其原因在于占空比變化過大,導(dǎo)致次級(jí)開關(guān)管電壓應(yīng)力大,同時(shí)初級(jí)mosfet的開關(guān)損耗可能超過反激

  因?yàn)楣β蕿?00W,我考慮三個(gè)方案:全橋,雙相交錯(cuò)有源嵌位正激或反激。全橋初級(jí)需要四個(gè)mosfet,且驅(qū)動(dòng)要浮驅(qū),比較難找到合適的驅(qū)動(dòng)芯片;雙相交錯(cuò)有源嵌位正激需要兩個(gè)N管,兩個(gè)P管,同樣有驅(qū)動(dòng)芯片難找的問題;同時(shí)因?yàn)橐郧皼]有做過反激,對(duì)反激比較感興趣,在一個(gè)以前的同事建議下選擇雙相交錯(cuò)反激。后來事實(shí)證明我當(dāng)時(shí)錯(cuò)誤估計(jì)了漏感的影響,導(dǎo)致了使用復(fù)雜的吸收電路。


 

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