低EMI、高效的零電壓開關(guān)反激式開關(guān)電源設(shè)計

反激式開關(guān)電源以電路簡單電磁干擾相對小得到廣泛應(yīng)用，而采用自激型反激式開關(guān)電源減小EMI將導(dǎo)致電源效率下降，發(fā)熱量大，可靠性下降。因而需要一種低EMI，高效的反激式開關(guān)電源。本文的“零電壓”開關(guān)方式，復(fù)位過程無損耗，因此效率高。同時電感電流也為零，開通時刻因寄生振蕩所產(chǎn)生的輸出電壓尖峰和EMI大幅度降低。

反激式開關(guān)電源以電路簡單電磁干擾相對小而得到廣泛應(yīng)用，對開關(guān)電源的輸出電壓尖峰和EMI也提出了更高的要求，通常減小EMI的方法主要是采用自激型反激式開關(guān)電源，用開關(guān)速度相對慢的雙極晶體管作為主開關(guān)；加大緩沖電路電容量來降低關(guān)斷過程的dz/dt，di/dt產(chǎn)生的EMI用減緩導(dǎo)通過程減小開通EMI，付出的代價是電源效率下降，發(fā)熱量大，可靠性下降。因而需要一種低EMI，高效的反激式開關(guān)電源，軟開關(guān)反激式開關(guān)電源，便是比較理想的解決方案。

零電壓開關(guān)

變壓器通過次級繞組、輸出整流二極管向輸出端釋放儲能。變壓器次級電流為：

變壓器次級電流降到零，變壓器儲能全部釋放，輸出整流二極管自然關(guān)斷，電路進人緩沖電路復(fù)位階段。

緩沖電路復(fù)位階段對應(yīng)t3-t4期間為使緩沖電容器在下一個開關(guān)周期能起到緩沖作用，保證開關(guān)管“零電壓”關(guān)斷和“零電壓”開通，需將緩沖電容器放電，將電荷全部泄放，即復(fù)位。與有損耗緩沖電路不同，無損耗緩沖電路采用LC諧振方式將緩沖電容器復(fù)位，本文電路的復(fù)位電感為變壓器初級電感。

電路性能分析

本文提出的“零電壓”開關(guān)方式。復(fù)位過程也無損耗，基本消除了開關(guān)過程中的開關(guān)損耗，因此效率高，通常高于85%相對有損耗緩沖電路整機電源效率高5-10%，不僅如此由于“零電壓”開關(guān)在開通過程中基本上實現(xiàn)了零電壓開通，同時電感電流也為零，使開通過程既無能量交換(包括寄生參數(shù)的能量交換)又使輸出整流二極管在緩沖電路復(fù)位過程中有充分時間和緩變電壓下緩慢反向恢復(fù)，開通時刻因寄生振蕩所產(chǎn)生的輸出電壓尖峰和EMI大幅度降低，由于零電壓關(guān)斷和較大容t緩沖電容器使關(guān)斷過程避免了大的dv/dt，抑制了變壓器漏感和二極管開通造成的寄生振蕩，因而開關(guān)管關(guān)斷時刻的輸出尖峰電壓和EMU也很小，基本上消除了常規(guī)有損耗緩沖電路對以致開關(guān)電壓尖峰抑制現(xiàn)象。

盡管電路原理分析可以實現(xiàn)“零”或極低的輸出電壓尖峰和EMU，實際上由于各種原因的寄生振蕩仍然存在，在開關(guān)過程中也會產(chǎn)生不同程度的輸出電壓尖峰和E閉，因此適當減緩開關(guān)過程有時是必要的，也可以采用開通過程的比例驅(qū)動。由于零電壓開關(guān)消除了變壓器儲能釋放盡后緩沖電容器與變壓器初級電感的寄生振蕩，有利于減小變壓器的損耗。本文提出的反激式開關(guān)電源零電壓開關(guān)電路的過電流保護應(yīng)采用逐周峰值電流限制方式，在過電流狀態(tài)下將不是零電壓開關(guān)，開關(guān)損耗將增加，因此應(yīng)輔之以“打隔”保護方式。