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關于開關電源的諧振去磁的特點

來源：發(fā)布時間：2019-06-29 點擊量：1180

關于開關電源的諧振去磁的特點

開關電源只使用一支功率開關管，整體電路結構比較簡單，在中小功率輸出的場合得到了廣泛的應用。但這種拓撲結構形式的特點是功率變壓器工作于B-H曲線的第一象限，變壓器存在磁心飽和的潛在隱患，必須采用適當?shù)娜?/span>磁方法，將功率變壓器在開關導通時存儲的磁化能量在截止期間瀉放或者消耗掉。否則，經過多個開關周期后，由于剩磁作用，變壓器的工作點逐漸上移，極易由于磁心飽和而產生近似短路狀態(tài)，導致功率開關管上流過較大的電流，超過其額定值而燒毀。

實際上，由于目前的開關電源普遍采用MOSFET作為功率開關，因此僅利用其分布參數(shù)也能夠較好的完成去磁工作，即采用諧振技術進行去磁。諧振去磁的基本原理為：在功率開關截止后，利用變壓器的自感和電路中元器件的分布電容進行諧振，將開關電源的變壓器的磁化能量進行轉移。這樣，省去了相對復雜的去磁設計，使得電路結構得到簡化。

1、降低了對控制電路的50%占空比的要求。開關電源在實際工程中通常采用在主變壓器中增加第3個繞組的方法進行去磁。由于受到開關管的耐壓值的限制，通常將去磁繞組與初級繞組的匝比定為1：1。這樣，最大占空比只能達到50％。同時。為了減少開關管關斷時的電壓尖峰，復位繞組和初級繞組在工藝上要求緊密耦合，因此變壓器的設計和加工工藝比較復雜。而諧振去磁只要求在開關管截止期內，至少保證能完整進行半個諧振周期工作。而通過諧振頻率的選擇和諧振元件參數(shù)值的調整，可以充分保證做到這一點。這樣，占空比不再受50％的要求，開關電源可以工作于較寬的輸入電壓范圍。同時對于簡化電路結構也很有意義。

2 、對比常規(guī)的去磁繞組法與諧振去磁，可以看出，常規(guī)的去磁繞組法中，磁化電流始終可以認為是非負值，在開關電源的開關導通時線性增長，在開關截止時線性減少。因此其B－H特性為第1象限；而諧振去磁的磁化電流在每一個周期內有一段時間為負值，因此屬于雙向磁化電流變化。在選擇較大的磁感應強度擺幅（ΔB）進行功率變壓器設計時，在防止磁心飽和方面，諧振去磁具有更多的優(yōu)勢。

3 、由理論分析和后面的桌面電路試驗的實際波形可以看出，諧振去磁時，開關管漏－源極電壓波形為較為光滑的半正弦波，而去磁繞組法為波形邊緣較為陡峭的脈沖方波，前者無疑比后者具有更小的高次諧波分量。因此，對于開關電源的EMI問題也有所改善。

4 、開關電源的諧振去磁中，諧振元件參數(shù)的確定在采用諧振去磁時，為以確保在開關截止期內能夠完成半個諧振周期的去磁過程，需要仔細確定諧振元件的參數(shù)。因此，在理論分析的基礎上，必須在試驗中仔細觀察各種工作狀態(tài)下開關管的漏－源極波形，以確定比較適宜的諧振頻率。

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