ZVS反激-反激開(kāi)關(guān)電源實(shí)例詳解-KIA MOS管

ZVS的實(shí)現(xiàn)方案

ZVS即在MOSFET驅(qū)動(dòng)到來(lái)前，Vds電壓已經(jīng)為零了。由于節(jié)點(diǎn)電容上電壓的存在，要實(shí)現(xiàn)ZVS，需要一個(gè)和勵(lì)磁電流反向的電流流過(guò)變壓器原邊電感。

傳統(tǒng)的QR，由于退磁后變壓器初級(jí)電感的初始電壓即副邊反射電壓，振蕩是阻尼的，因此開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)可能達(dá)到的最低電壓只能是Vin-Vor，能不能ZVS取決于輸入電壓和反射電壓。

對(duì)于寬范圍輸入，不太可能全輸入范圍實(shí)現(xiàn)ZVS；如果再加上寬范圍輸出（比如PD協(xié)議5-20V輸出的適配器），ZVS的實(shí)現(xiàn)就愈發(fā)困難。

為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)反向的電流，對(duì)電感而言，只需對(duì)它反向勵(lì)磁，有源鉗位反激就是這樣一個(gè)思路。

ZVS 反激開(kāi)關(guān)電源

相對(duì)于傳統(tǒng)反激，有源鉗位反激中RCD吸收不可控導(dǎo)通的D變成了可控導(dǎo)通的MOSFET，鉗位電容容值遠(yuǎn)大于吸收電容。漏感能量存儲(chǔ)在鉗位電容中，在鉗位電容上形成一個(gè)相對(duì)平穩(wěn)的電壓。

在原邊主MOSFET開(kāi)通前，如果先將鉗位管開(kāi)通一段時(shí)間，原邊電感將反向勵(lì)磁，關(guān)斷鉗位管后，勵(lì)磁電流方向不變，這個(gè)電流抽取結(jié)電容電荷，最后實(shí)現(xiàn)主MOSFET的ZVS。

有源鉗位的好處是不僅實(shí)現(xiàn)了ZVS，同時(shí)能夠回收漏感能量，但從電路結(jié)構(gòu)上，增加了一顆高邊鉗位管，控制IC需要高壓浮區(qū)，成本大幅上升。

本文要討論的ZVS反激，講的是不改變傳統(tǒng)反激電路基本結(jié)構(gòu)，不增加額外的器件，僅從控制上想辦法來(lái)實(shí)現(xiàn)。

前面提到，為了實(shí)現(xiàn)ZVS，需要在原邊管開(kāi)通前，在原邊電感上形成原邊一個(gè)負(fù)電流，即原邊電感需要反相勵(lì)磁。ACF根本方法就是在原邊電感上直接反相勵(lì)磁，代價(jià)是必須增加一個(gè)可控開(kāi)通和關(guān)斷MOSFET。

對(duì)于Flyback，變壓器本質(zhì)上是一個(gè)耦合電感，要在原邊電感形成負(fù)電流，這反相勵(lì)磁其實(shí)是可以從任一繞組上來(lái)操作的，因?yàn)殛P(guān)斷后，能量可以從任一繞組釋放。基于這個(gè)原理，ZVS的實(shí)現(xiàn)就變得相當(dāng)簡(jiǎn)單了。

試想一下，工作在DCM下，帶有有同步整流的Flyback，如果副邊退磁完成后同步整流繼續(xù)保持開(kāi)通，那么輸出電壓將會(huì)從輸出繞組對(duì)變壓器勵(lì)磁，只要在原邊開(kāi)通前一定時(shí)間內(nèi)關(guān)斷同步整流，變壓器內(nèi)存儲(chǔ)的能量就會(huì)尋找途徑釋放，而此時(shí)，它就會(huì)反抽原邊開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)電容形成負(fù)電流，只要?jiǎng)?lì)磁能量足夠，反抽時(shí)間（同步整流關(guān)斷到原邊開(kāi)通的死區(qū)時(shí)間）合適，就能確保零電壓開(kāi)通。

當(dāng)然，勵(lì)磁可以在變壓器上其他任何一個(gè)耦合的繞組上進(jìn)行。

先上第一個(gè)原理圖，用一個(gè)定頻PWM控制器配合一些數(shù)字邏輯電路，實(shí)現(xiàn)同步整流與原邊驅(qū)動(dòng)的互補(bǔ)輸出，同時(shí)留有死區(qū)，這個(gè)電路經(jīng)過(guò)驗(yàn)證，DCM下可以從副邊同步整流倒灌，實(shí)現(xiàn)原邊零電壓開(kāi)通。

ZVS 反激開(kāi)關(guān)電源