向前

在開(kāi)關(guān)電源中，激勵(lì)電路非常重要，尤其是當(dāng)采用MOSFET作為主開(kāi)關(guān)管時(shí)。激勵(lì)電路有時(shí)使用單端正向電路來(lái)激勵(lì)主開(kāi)關(guān)管。如圖1所示，電路中采用勵(lì)磁干式變壓器實(shí)現(xiàn)電壓脈沖變換和隔離。勵(lì)磁干式變壓器在設(shè)計(jì)上與一般脈沖干式變壓器相似，但由于開(kāi)關(guān)電源頻率高，脈沖間隙時(shí)間很短，占空比通常達(dá)到50%。此外，要求干式變壓器的磁性狀態(tài)必須在下一個(gè)脈沖到達(dá)之前復(fù)位。為了在脈沖間隔時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)磁復(fù)位，干式變壓器的純磁化電感不能太大，采用反饋繞組NP2和箝位二極管D1。反沖的幅度被有效地限制，場(chǎng)效應(yīng)晶體管V1被保護(hù)免受反沖電壓的擊穿。在不損壞V1的前提下，可以通過(guò)改變磁化電感和R1值來(lái)實(shí)現(xiàn)干式變壓器的磁復(fù)位。

反沖特性和磁復(fù)位分析

反沖特性和磁復(fù)位是儲(chǔ)存在磁芯中的磁場(chǎng)能量和儲(chǔ)存在干式變壓器等效電容中的電場(chǎng)能量被釋放的瞬態(tài)過(guò)程。

在脈沖開(kāi)始下降的瞬間，脈沖源和負(fù)載相繼斷開(kāi)，此時(shí)儲(chǔ)存在勵(lì)磁電感和電容中的能量開(kāi)始放電，電容C通過(guò)R1 L放電。當(dāng)電容器儲(chǔ)存的電能全部放電后，電壓脈沖降至零，放電所需的時(shí)間稱(chēng)為后沿時(shí)間。由于電路中電感的存在，電流不停止，電容被充回形成所謂的反沖電壓；電路分析表明，這種暫態(tài)過(guò)程的特性完全取決于并聯(lián)電路的參數(shù)，一般有三種狀態(tài)：欠阻尼振蕩、臨界阻尼振蕩和過(guò)阻尼振蕩。

三種振蕩形式的歸一化方程是：

臨界阻尼振蕩k1=1U1 (t)/U0=[1-(1 2)2 X1]

過(guò)阻尼振蕩k1 1公式：k1=/2R1為阻尼系數(shù)

=R1 p/L是反沖系數(shù)

X1=tb/T1是相對(duì)時(shí)間常數(shù)

Tb為磁復(fù)位時(shí)間T1=基于U1 (t)電壓方程，可以推導(dǎo)出干式變壓器磁恢復(fù)時(shí)間的表達(dá)式，但如果電路設(shè)計(jì)處于過(guò)阻尼狀態(tài)，則可以得到如下表達(dá)式：tb=L/R1 ln[10( R1 2C/L)]

干式變壓器的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

(1)在圖1所示的電路中，脈沖源和負(fù)載都是場(chǎng)效應(yīng)晶體管，它們的輸入電容很大，所以通常用來(lái)減小L以加速磁復(fù)位，但減小電感容易引起欠阻尼振蕩，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致V2場(chǎng)效應(yīng)晶體管的二次導(dǎo)通或截止不足，因此需要控制一次電感值，以保證干式變壓器能夠?qū)崿F(xiàn)磁復(fù)位而不發(fā)生欠阻尼振蕩。

振蕩時(shí)，當(dāng)控制電感值不能達(dá)到滿(mǎn)意的效果時(shí)，可以調(diào)節(jié)次級(jí)并聯(lián)電阻R1；當(dāng)R1減少時(shí)，振蕩將消失，但恢復(fù)時(shí)間將延長(zhǎng)。因此，電路和干式變壓器之間應(yīng)該有一個(gè)調(diào)節(jié)范圍，以確保干式變壓器的磁狀態(tài)將被重置而不會(huì)振蕩。較好的狀態(tài)應(yīng)該是臨界狀態(tài)，但是很難設(shè)計(jì)出工作在臨界狀態(tài)的電路。

(2)在設(shè)計(jì)單端正向勵(lì)磁干式變壓器時(shí)，鐵芯的選擇也很重要，一般要求鐵芯具有較高的磁通密度增量

B值、較小的鐵心損耗和較低的脈沖磁導(dǎo)率可用于激勵(lì)干式變壓器。鐵芯材料有鐵氧體、鐵基非晶、1J6721、1J34Kh等。頻率高的時(shí)候可以用鐵氧體罐芯，頻率低的時(shí)候可以用鐵基非晶，1J6721，1J34Kh等芯。

(3)反饋繞組的設(shè)計(jì)主要取決于V1耐壓，但反饋繞組的匝數(shù)應(yīng)滿(mǎn)足以下關(guān)系：

上升pmax (Np1/Np2)上升(T- pmax)

反饋繞組的電流基本上等于磁化電流，一般只有一次電流的50%，有些與一次電流相似，主要取決于工作磁通密度

以上幾點(diǎn)是設(shè)計(jì)單端正向勵(lì)磁干式變壓器的要點(diǎn)。設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮高頻集膚效應(yīng)對(duì)導(dǎo)體電阻的影響，防止干式變壓器瞬時(shí)飽和，降低漏電感，這些問(wèn)題的計(jì)算和分析可參考一般脈沖干式變壓器的設(shè)計(jì)。

設(shè)計(jì)示例

(1)指標(biāo)要求為：Ec1=15V，R1=51，IL=1A，C=4500F，NP1/NS=2，F(xiàn)=46 ~ 100 kHz，一次隔離電位：脈沖560V，DC280V，占空比34%。

(2)設(shè)計(jì)結(jié)果：以gu18 11為核心，np1=np2=16匝，Ns=8匝，l =0.45mh，TB=8.27 SNP 1/Ns=np2/Ns=2；它在電路中正常工作。

來(lái)源：互聯(lián)網(wǎng)