双正激变换器中高频变压器激磁电感的作用研究

区间四：

。这个阶段的工作过程同稳定工作状态一中的阶段

。持续时间

由工作占空比和开关周期决定。

工作区间五：

。这个阶段的工作过程同稳定工作状态一中的阶段

。持续时间记为

：

(7)

双正激变换器当式(8)成立时工作于稳定工作状态一，否则就工作于稳定工作状态二。

(8)

3.工作条件

为了使高频变压器正常复位，开关管的关断时间应该大于变压器的复位时间。

3.1稳定工作状态一

在这个状态下，当原边续流二

和

关断时，高频变压器复位。即为了使变压器正常复位应满足如下条件：

3.2稳定工作状态二

在这个状态下，原边续流二极管将不会导通。当激磁电流到零时，变压器复位。变压器完全复位的条件为：

从上面的分析中，可得双正激变换器正常工作的条件为：

图5 (a)、图5 (b)和图5 (c)为当开关频率分别为60kHz、80kHz和100kHz时的变压器激磁电感、工作占空比和源漏间总的寄生电容之间的关系。在实际的应用中，开关频率和并联的MOSFET数目首先确定。从图5 (a)、图5 (b)和图5 (c)可知，激磁电感值设计得越大，变压器正常复位所能工作的最大占空比就越小。这就会影响变换器的变换效率。为了增加变换器工作的最大占空比，在高频变压器中加入一个小的气隙来减小变压器的激磁电感。从图5 (a)、图5 (b)和图5 (c)亦可知，当工作占空比和开关频率一定时，为了实现变压器的磁复位，设计的激磁电感值应该随着并联的MOSFET数目的增加而减小。

图6 (a)、图6 (b)和图6 (c)为主开关并联的MOSFET数目为两个IRFP460、三个IRFP460和四个IRFP460时的变压器激磁电感、工作占空比和开关频率之间的关系。从图6 (a)、图6 (b)和图6 (c)可知，当工作占空比和并联的MOSFET数目一定时，为了实现变压器的磁复位，设计的高频变压器的激磁电感值应该随着开关频率的增加而减少。

当开关频率、并联的MOSFET数目和最大工作占空比确定之后，从图5(a)、图5 (b)、图5 (c)或图6(a)、图6 (b)、图6 (c)中很容易得到激磁电感的限制值。例如，当f=80KHz、D=0.4且并联的MOSFET数目为四个IRFP460时，激磁电感

应该小于3.5mH。

4.仿真和实验结果

电路仿真和实验中的参数为输入

，主开关并联的IRFP460的数目为四个(每个IRFP460的源漏间等效电容为680pF)，输出电感为

，输出电容为

，开关频率为

，工作占空比为D=0.4，高频变压器原副边匝比为n=1：3，输出电流为

。

图7 (a) 为开关管的驱动波形。图7 (b)、图7 (c)和图7 (d)为激磁电感值分别取

5.结论

本文分析了双正激变换器的两种稳定工作状态，得出了在不同数目MOSFET并联下，高频变压器能正常复位时的高频变压器的激磁电感、电路工作占空比和开关频率之间的关系。结果表明，当主开关由多个MOSFET并联时，激磁电感值应合理设计以变压器的正常复位。

参考文献

[1]Han Feng, Dehong Xu and Y.S.Lee, “Comparison of Interleaving Methods of Two-Transistor Forward Converter”, PEDS’99, July 1999.

[2]Feng Han, Xu Dehong and Mikihiko Matsui, “A Novel ZVT Circuit for Interleaving Two-transistor Forward Converter”, Apec’2000.

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