一种推挽正激电路

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1、一种推挽正激电路　　在低压大电流场合中，推挽电路以其结构简单、磁心利用率高的优点而得到了广泛应用。但是，传统的推挽电路存在如下几个缺点：（1）由于原边漏感的存在,功率管关断时,漏源极产生较大的电压尖峰；（2）输入电流纹波的安秒积分大，因而输入滤波器的体积较大。　　本文在传统推挽电路的基础上增加了一个箝位电容C,得到如图1所示的新型推挽正激电路拓扑。该电路可以解决上文所述的传统电路存在的两个缺点。图1：新型推挽正激电路拓扑2.推挽正激电路工作原理　　如图1所示为推挽正激变换器。该变换器的两个主功率开关管V1、V2和两个匝数均为Wp的初级绕组Tp1、Tp2交替连接成一个

2、回路，在回路的两个中点之间连接一个箝位电容C。Cin为输入电容,Dv1、Dv2为V1、V2寄生的反并二极管。D1、D2组成双半波整流电路。　　电源正→原边绕组Tp2→箝位电容C→原边绕组Tp1→电源负构成一个回路。忽略变压器漏感则加在变压器原边两个绕组的电压之和为零，箝位电容上的电压为Uin，下正上负。另外一个回路：电源正→V1→箝位电容C→V2→电源负。根据基尔霍夫电路定律可得：　　Uds1+Uds2=Uin+Uc＝2Uin　　因此，当某一开关管导通时，另一开关管的电压被箝位在2Uin;当两个开关管均关断时,开关管电压各为Uin。在分析推挽正激电路工作模态前，我们

3、做如下设定：（1）开关管V1、V2均为理想器件，整流二极管D1、D2为理想器件，导通压降忽略不计；（2）箝位电容C较大，在工作过程中两端电压保持Uin基本不变；（3）滤波电感Lf较大，在较短的时间内可以视为恒流源，电流维持不变；稳态时输出电流Io=Uo/R;（4）原边绕组匝数同为Wp,励磁电感和漏感均相同为Lm、L,副边匝数同为Ws,匝比n=Ws/Wp;（5）开关周期Ts,V1、V2每个周期开通时间均为Ton，V1、V2工作的占空比均为：D＝Ton/Ts;图2为推挽正激电路工作原理波形图，一共分为8个工作模态。图2　PPF工作原理波形图1)[t1—t2]　　在t1之

4、前开关管V1、V2都是关断的，输入电流沿回路：电源正→原边绕组Tp2→箝位电容C→原边绕组Tp1→电源负环流工作，环流为Ia=nDIo[1](具体分析在第3节中给出)。原副边绕组电压为0，整流二极管D1、D2同时导通。t1时刻V1开通，Uin加在绕组Tp1的漏感上，I1快速增加；Uc加在绕组Tp2的漏感上，I2迅速减小并反向增大。相应的，在副边流过D1电流ID1增大，流过D2的电流ID2减小。t2时刻，D2截止ID2＝0。此模态等效电路图如图3a,持续时间：其中，ILfmin为t1时刻滤波电感电流。2）[t2—t3]　　当D2截止时，该工作模态开始工作，电源电压Ui

5、n加在绕组Tp1的励磁电感和漏感上，Uc加在绕组Tp2的励磁电感和漏感上，原边两绕组各承担励磁电流和负载电流变化率的一半，这时初级相当于两个单端正激电路并联工作[2-4]。I1增加，I2反向增大。工作模态如图3b,持续时间：3)[t3–t4]　　V1关断时该工作模态开始工作。在此之前I1始终大于I2，因此在V1关断瞬间V2的反并二极管Dv2导通。同时，流过D1的电流ID1减小，流过D2的电流ID2从零开始增加，副边绕组短路工作。电容电压Uc加在绕组Tp1的漏感上，Uin加在绕组Tp2的漏感上，I1迅速减小，I2迅速增加。　　当I1=I2时该工作模态结束。等效的工作模

6、态电路如图3c，持续时间：其中，ILfmax为t3时刻滤波电感电流。4)[t4—t5]　　在此期间，V1和V2都关断。漏感平均电流（环流）Ia经过回路电源正→原边绕组Tp2→箝位电容C→原边绕组Tp1→电源负流动。由于电源电压和箝位电容电压相等，加在原边两个绕组上的电压均为零，则环流Ia保持不变。等效的工作模态如图3d,持续时间：5)[t5—t9]　　V2导通开始下半个周期的工作，工作模态和上半个周期相同，只是励磁电流的方向相反，完成变压器的去磁。3.环流分析　　设该推挽正激变换器无功率损耗，根据系统能量守恒定律可得，在半个周期Ts/2内电源输入功率　　为了分析问题

7、的简便，我们假设以下理想条件成立：(1)原边两个绕组换流瞬间完成，即： (2)励磁电感Lm和滤波电感Lf较大，励磁电流为零，Lf可以看作恒流源，求得:输出功率：联立以上两式，Ia=nDIo　　由此可见，当电路的工作占空比D大，原边环流时间短，环流量值较大；随着输出功率的增加，环流值也增大。4.主要参数对电路工作的影响分析　　4.1.箝位电容C的作用与选取箝位电容的两个主要作用：1)抑制开关管关断电压尖峰　　如图1，在开关管V1关断时，由箝位电容C给变压器原边漏感提供一个Dv2→C→Tp1的低阻抗能量释放回路。将V1的漏源极电压箝位在Uin+Uc,因而开关管的电压