图1 移向全桥变换器 拓扑结构
介绍一下辅助电路的设计
辅助支路的参数配置主要考虑到在t0时刻辅助支路的电流峰值应满足以实现滞后桥臂的ZVS条件,即满足式(1),并且对频率变化敏感。
变压器变比和输出滤波电感电容,已经由前一节确定。将这些参数代入式(2),得到图32。该图表明,当1.18 rad≤α≤1.83 rad时,由窄频率变化(10%)引起的ILf(t0)的最大变化较小。可以认为开关频率的变化基本不会影响ILf(t0)的值。由于变压器为降压变压器,因此等效至变压器原边时,由频率改变所引起的ΔILf(t0)更小,可以认为频率的变化并不会对滞后桥臂实现ZVS产生影响。
用Ia(t0)替换式(1)中的ILp(t0)/n + ILm(t0),可得:
滞后桥臂ZVS条件中所需的最小等效辅助支路峰值电流用| Ia(t0)_min |表示,则式3.6可写为:
将式(2)代入式(3.7)可得以下关系式:
将式(3.1)代入式(3.8)中消去移相角α可得以下关系式:
假设开关管的寄生电容C = 0.8 nF,死区时间td = 150 ns,将它们代入式(3.9),并将满载时的负载Ro = 9.6 Ω,n = 2.5,Lf = 200 μH,fs = 100 kHz和Vd = 1 V代入式(3.9),可以得到图3,图中的实线代表必须提供以确保ZVS条件的辅助支路的最小峰值电流。即,辅助支路在t0时刻的电流峰值必须处于图中实线上方才能满足ZVS条件。
将式(3.8)中的| Ia(t0)_min |归一化可得:
最小等效辅助支路峰值电流Ia(t0)_min为实现ZVS条件的最小辅助支路电流,归一化后用Ia(t0)_min_PU表示,满足以下关系式:
从式(3.10)中可知,归一化后的最小等效辅助支路峰值电流Ia(t0)_min_PU与LC串联辅助支路的阻抗Zr成正比;根据图3.2可以认为Ia(t0)_min_PU与γ无关。而式(3.11)表明辅助电路实际能提供的归一化后的等效辅助支路峰值电流Ia(t0)_PU是关于γ的函数,与Zr无关。则根据式(3.10)和式(3.11)可解得LC串联辅助支路的阻抗Zr。
将γ = 1和α = 1.18代入式(3.11),可得| Ia(t0)_PU | = 0.2。令| Ia(t0)_min_PU | = 0.2,将n = 2.5,α = 1.18,Ro = 9.6 Ω,Vin = 200 V,Lf = 260 μH,C = 0.8 nF,td = 150 ns及fs = 100 kHz代入式(3.10),解得Zr = 12Ω。
可得LC串联辅助支路Lp和Cp参数的表达式:
将fs = 100 kHz,γ=1和Zr = 12Ω代入式(3.13)和(3.14)得出Cp = 66 nF,Lp =9.58 μH,Lm = n2Lp =59.9 μH。谐振电容选取高频特性良好的高频无感电容。