解析PRT自激勵(lì)振方式VRC軟開關(guān)變換電源技術(shù)

2 自激勵(lì)振方式電壓諧振型變換器
開關(guān)元件在斷開時(shí)，加在開關(guān)元件上的電壓波形是LC諧振時(shí)產(chǎn)生的正弦波電壓，也稱之為電壓諧振。利用電壓諧振型變換器VRC電路和PRT的組合，可以構(gòu)成各式軟開關(guān)變換電源。常用的自激勵(lì)振方式VRC的控制方式有如下幾種：
2．1 并聯(lián)諧振頻率控制方式
圖3為單管自激勵(lì)振方式VRC的并聯(lián)諧振頻率f0控制方式的開關(guān)變換電源電路。圖3(a)為電路圖，圖3(b)為控制特性圖，圖3(c)為工作波形圖。
圖3(a)中PRT的結(jié)構(gòu)如圖2所示，線圈N1與脈沖電流轉(zhuǎn)換器PCC的電感Ls串聯(lián)后，再與并聯(lián)電路(包括VCBO>1 200 V的耐高壓BJT管Q1、續(xù)流二極管D1、并聯(lián)諧振電容Cr)串聯(lián)。另外，有中心抽頭的全波整流線圈N2與諧振電容Cs并聯(lián)。
圖中自激勵(lì)振電路由下述元件和小電路構(gòu)成，如啟振電阻Rs，串聯(lián)諧振電路(包括繞有1匝線圈的脈沖電流轉(zhuǎn)換器PCC、限流電阻RB、定時(shí)電感LB、定時(shí)電容CB)，并聯(lián)電路(包括箝位二極管DB，Q1的基極一發(fā)射極)。由此可知，這個(gè)自激勵(lì)振、驅(qū)動(dòng)電路的工作波形是低噪聲、正弦波波形。
另外，在RB較小時(shí)．開關(guān)變換頻率fS由LB和CB的串聯(lián)諧振值決定，見式(1)：

為了表示VRC電路的諧振頻率fo和輸出直流電壓Eo，在Eo端接上負(fù)載電阻RL后，分別設(shè)N1，N2的電感值為L(zhǎng)1，L2；匝數(shù)比為n=L1／L2；濾波電解電容Ci兩端電壓為Ei，則等效電路的導(dǎo)出解析式結(jié)果fo及Eo。見式(2)，式(3)：

由式可知，若固定fs，控制PRT的可變電感L1，就可控制諧振頻率fo和輸出電壓Eo。設(shè)fo>fs，ω=2πfs，則如圖3(b)所示，依據(jù)PRT控制原理，若控制Ic，就能穩(wěn)定輸出電壓Eo的值。

當(dāng)Q1截止時(shí)，產(chǎn)生的集一射間脈沖電壓Vcp是L1+L2和Cr的并聯(lián)諧振電壓，其峰值是Ei的5～6倍，但Q1瞬斷時(shí)的開關(guān)變換損耗較小。當(dāng)負(fù)載功率 Po=180 W，交流輸入電壓VAC=220 V，F(xiàn)S=50 kHz時(shí)，可以得到AC-DC的電能變換效率為ηAC-DC=83％。從Ci端PRT的勵(lì)磁電流I1和N2側(cè)Cs的兩端交流電壓V2的工作波形可以看到，其基本上接近光滑的正弦波狀，可以達(dá)到低噪聲，滿足實(shí)用的目的。