圖4b. 負(fù)載中釋放的能量
漏電電感和走線電感(極性如圖2所示)導(dǎo)致的電壓尖峰由有 源鉗位吸收器吸收。有源吸收器開關(guān)可以在寄生二極管開啟后 在ZVS時打開。然而,當(dāng)有源鉗位吸收器開啟時,吸收器電容會 吸收反向恢復(fù)電流并把捕獲的能量重新注入副橋和負(fù)載中。由 于通過吸收器電容的凈電流為零,所以只要轉(zhuǎn)換器工作于穩(wěn)態(tài) 下,吸收器就會維持電荷平衡。
設(shè)計指南
1. 估算漏電電感
讓轉(zhuǎn)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(yīng)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(shù)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(guān)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(guān)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(qū)動器的傳播延遲和原邊MOSFET的驅(qū)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(fù)能量。該時間取決于同步MOSFET體二極管的反向恢復(fù) 特性(Qrr、trr、Irr),可能隨器件上的溫度、負(fù)載電流和反向電 壓等因素而變化。延遲時間和吸收器導(dǎo)通時間可以用本文所述 方法精確設(shè)置以針對不同的開關(guān)特性進(jìn)行優(yōu)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(dǎo)通時間應(yīng)不超過一個 或兩個諧振周期,否則,會出現(xiàn)過多的連續(xù)振鈴?;蛘撸?器的導(dǎo)通時間可以取上面第1點中觀察到的前沿尖峰的導(dǎo)通時間 的近似值(如trr)。過多的導(dǎo)通時間只是會導(dǎo)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(guān)
(1)的一個簡化版本是使用MOSFET數(shù)據(jù)手冊中的最差條件限值。 以下公式更加詳細(xì)地展現(xiàn)了電容中電流的情況: