磁集成正反激變流器

【摘 要】隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)界對低壓大電流的直流電源模塊的需求也越來越廣，如通信電源的二次電源模塊和給計算機(jī)的CPU供電的電壓調(diào)整模塊等?，F(xiàn)今的低壓大電流直流電源模塊主要有非隔離型和隔離型兩種結(jié)構(gòu)。在隔離型的低壓大電流直流電源模塊拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，有源鉗位正反激電路除具有開關(guān)器件電壓應(yīng)力低、激磁能量和漏感能量可回收以及能實(shí)現(xiàn)原邊開關(guān)零電壓開通等優(yōu)點(diǎn)之外，還容易實(shí)現(xiàn)互補(bǔ)自驅(qū)動的同步整流方案，從而可減少副邊整流損耗，實(shí)現(xiàn)較高的效率。因此有源鉗位正反激電路屬于比較優(yōu)選的拓?fù)?。然而，由于變壓器漏感的影響，采用傳統(tǒng)的自驅(qū)動的同步整流方案的驅(qū)動波形存在較大的死區(qū)時間，從而導(dǎo)致同步整流管的體二極管在死區(qū)時間導(dǎo)通時產(chǎn)生較大的導(dǎo)通損耗。通過磁集成技術(shù)的應(yīng)用并結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果在同樣條件下，采用磁集成枝術(shù)可提高變流器的效率.

【關(guān)鍵詞】變流器；正反激；磁集成；有源鉗位

一、電力電子裝置中的磁性元件

信息產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，可再生能源的開發(fā)和利用不斷為電力電子行業(yè)提供更為廣闊的應(yīng)用場合、快速發(fā)展的動力。同時也提出了高的要求。高功率密度、高變換效率，高可靠性、高輸人輸出品質(zhì)相應(yīng)成為電力電子變流裝置發(fā)展的永恒目標(biāo)、對上述目標(biāo)的不懈追求。促進(jìn)了多種技術(shù)的研究和應(yīng)用。例如：同步整流技術(shù)可降低整流器的損耗。軟開關(guān)技術(shù)可減小器件的開關(guān)損耗.封裝技術(shù)可減小元器件的尺寸、改善散熱、提高可靠性等。這其中 .就包括針對電力電子高頻變流的磁性元件的相關(guān)技術(shù)（簡稱電力電子高頻磁技術(shù)）的研究和應(yīng)用。

磁性元件（簡稱磁件〕如電感、變壓器等。是電力電子變流裝置的重要組成部分，影響系統(tǒng)的諸多性能。般而言.磁件的體積和質(zhì)量占整個變流裝置的20%一30%，投耗占總損耗的約30%、此外.磁件是影響電力電子變流裝置輸出動態(tài)性能和輸出紋波的一個重要因素。磁件的分布參數(shù)如變壓器漏感、繞組的分布電容等也對電力電子變流裝置件的電壓、電流應(yīng)力以從系統(tǒng)的EMI能有較大影響。

二、磁集成正反激變流器的設(shè)計

（一）、磁集成正反激變流器的設(shè)計

1.磁集成正反激變流器特點(diǎn)

在低壓/大電流輸出的應(yīng)州場合，正反激有源箱位電路（Flyback-Forward converter with Active Clarnp circuit.FFAC）是一種較有吸引力的電路拓?fù)洹Ｋ哂幸韵绿攸c(diǎn)：

（1）具有線性的輸人輸出關(guān)系?？捎糜谳斎穗妷鹤兓陡捷^寬的場合

（2）變壓器二次側(cè)波形無死區(qū)。適于應(yīng)用自驅(qū)動同步整流技術(shù)

（3）輸出電流脈動較小，有利于減小輸出濾波電感。提高變流器的輸出動態(tài)性能

2.磁集成正反激變流器

圖*：7給了具體的FFAC變流器電路圖。圖*：7中以Uim、U0分別表示電路的輸入、輸出電壓：.·Np、Ns、分別為變壓器的一次、二次繞組匝數(shù)。Lm是變壓器的磁化電感，“·”表示各個繞組的同名端，L。和C。，分別是輸出濾波電感和濾波電容，VI1為一次側(cè)電路的主功率管，VI2為有源箱位，支路的輔管：。VI3、VI4是同步整流管，Cr為箱位電容

令電路的開關(guān)頻率為fs、主管Vll 的占空比為D.則FFAC變流器的基本關(guān)系如表*：1所示。

用磁件等效電路的通用模型推導(dǎo)IM（集成磁件）變流器，由圖*：8可以導(dǎo)出一種磁集成FFAC變流器（IM-FFAC）.如圖*：8所示

變流器設(shè)計要求及上電路參數(shù)如下：輸人電壓范圍（直流〕為36一72V；輸出直流電壓為5.0V；最大輸出電流為30A：輸出電壓變化范圍為小于或等于±0.2%；開關(guān)頻率為300kHz；匝比Np/Ns為8：1；同步整流管為兩只IRL3803S并聯(lián)輸出電容為兩只2200uF/10Vl并聯(lián)。

由于輸出電容ESR為書40mΩ，通常令輸出紋波（不包括高頻噪聲）小于50mV，則可確定|ΔiL|的允許范圍為

參考文獻(xiàn)：

[1]楊玉崗.現(xiàn)代電力電子的磁技術(shù)，北京：科學(xué)出版社，2003.

[2]陳乾宏，阮新波.嚴(yán)仰光.采川磁集成技術(shù)的高效率、低壓輸出正反激變換器.電工枝術(shù)學(xué)報，2002

[3]宋曉冬，陳果。王志強(qiáng).平面變壓器在開關(guān)電源中的技術(shù)優(yōu)勢.電源技術(shù)應(yīng)用，2005

[4]張占松，蔡宣三，開關(guān)電源的原理與設(shè)計。北京：電子工業(yè)出版社，1993.