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一種數控有源鉗位吸收器實現高可靠性DC-DC功率轉換


時間:2017-12-07 作者:儀商網
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圖4b. 負載中釋放的能量


漏電電感和走線電感(極性如圖2所示)導致的電壓尖峰由有 源鉗位吸收器吸收。有源吸收器開關可以在寄生二極管開啟后 在ZVS時打開。然而,當有源鉗位吸收器開啟時,吸收器電容會 吸收反向恢復電流并把捕獲的能量重新注入副橋和負載中。由 于通過吸收器電容的凈電流為零,所以只要轉換器工作于穩態 下,吸收器就會維持電荷平衡。

設計指南

1. 估算漏電電感

讓轉換器在無吸收器的條件下工作,測量同步MOSFET漏極上振 鈴電壓尖峰的諧振頻率和周期(f1)。另外,測量原邊電流波形上 的前沿尖峰(應等于trr)。要估算漏電電感,要使電容的已知 值(C2)至少比MOSFET漏極/源極電容大一個數量級。用下式測量 振鈴頻率(f2),計算電容(COSS)和漏電(LLK)電感:






2. 選擇有源鉗位吸收器電容

選擇一個輸出電容至少為同步MOSFET輸出電容10至100倍的吸 收器電容。這是因為有源吸收器開關會有一條低阻抗路徑。然 而,吸收器電容的選擇必須做到:




其中,Ts為開關周期。

在下列最小延遲條件下打開有源鉗位吸收器:




這兩項為驅動器的傳播延遲和原邊MOSFET的驅動信號上升時 間。這個時序非常重要,因為必須捕獲MOSFET體二極管的全部 反向恢復能量。該時間取決于同步MOSFET體二極管的反向恢復 特性(Qrr、trr、Irr),可能隨器件上的溫度、負載電流和反向電 壓等因素而變化。延遲時間和吸收器導通時間可以用本文所述 方法精確設置以針對不同的開關特性進行優化。

確定鉗位電容值的另一種方法是使用以下公式。該公式基于諧 振周期,在此期間,將漏電電能釋放到鉗位電容中。



該值的范圍為:




為了避免在第1點上觀察到過多的振鈴,導通時間應不超過一個 或兩個諧振周期,否則,會出現過多的連續振鈴。或者,吸收 器的導通時間可以取上面第1點中觀察到的前沿尖峰的導通時間 的近似值(如trr)。過多的導通時間只是會導致能量再諧振幾 個周期,可以在原邊電流波形中看到這一點(圖8和圖9)。

3. 選擇吸收器開關

(1)的一個簡化版本是使用MOSFET數據手冊中的最差條件限值。 以下公式更加詳細地展現了電容中電流的情況:


關鍵詞:功率轉換器 有源鉗位 吸收器    瀏覽量:425

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