不對稱半橋變換器的研究

4 不對稱半橋的改進(jìn)

對圖1的穩(wěn)態(tài)分析還可以得出輸出二級管關(guān)斷時承受的反向電壓

V_D1= （9）

V_D2= （10）

如前所述,不對稱半橋占空比的最大值是0.5。所以,從式（9）和式（10）可以得出，當(dāng)占空比很小時，二極管D₂承受的反壓就會很大。而且這種情況在輸入電壓范圍寬時更加嚴(yán)重。

如果采用副邊繞組不相等的電路（即N_s2/N_s1大于1），則占空比就可以大于0.5，從而消除這種二極管電壓應(yīng)力不均的問題。這時不對稱半橋的輸出電壓為

V_o= （11）

下面具體推導(dǎo)如何根據(jù)已知條件求出Ns2/Ns1的值。

令a=N_s2/N_s1 （12）

則式（11）可變?yōu)?

N_s1= （13）

令占空比的變化范圍為D₁～D₂，且D₁0.5D₂，也就是說，當(dāng)輸入電壓為最大值V_inmax時，占空比為D₁，當(dāng)輸入電壓為最小值時，占空比為D₂，即

N_s1= （14）

N_s1= （15）

由式(14)，式(15)可得

=· （16）

令f(D₂)=，并求這個函數(shù)的最大值，可以得出，在

D₂= （17）

時，函數(shù)f(D₂)取得最大值。顯而易見，當(dāng)占空比對稱地分布在0.5左右時，可以得到最理想效果?？梢缘玫?

D₁= （18）

把式（17）和（18）代入式（16），就可以得到a的值了。

以本文實驗為例，來說明不對稱繞組對二極管選用的好處。

圖5是輸出電壓為12V時輸出二極管的電壓應(yīng)力圖。從圖5中可以看出，當(dāng)N_s2/N_s1增加時，二極管D₁的電壓應(yīng)力會增大，而二極管D₂的電壓應(yīng)力會減小。當(dāng)N_s2/N_s1=1時，2個二極管的電壓應(yīng)力范圍約為25～50V。當(dāng)N_s2/N_s1=3時，二極管的最大電壓應(yīng)力小于35V。

圖5 輸出二極管的電壓應(yīng)力

5 結(jié)語

不對稱半橋DC/DC變換器由于采用了互補的PWM控制，充分利用電路的特性，以諧振的方式達(dá)到開關(guān)的ZVS開通，從而消除了開關(guān)損耗，提高了電路的效率。

同時，采用副邊繞組的不對稱解決了普通的不對稱半橋電路輸出二極管電壓應(yīng)力不均的問題。這樣可以選用低電壓的二極管，即節(jié)約了成本，還進(jìn)一步提高了電路的效率。