為了保證開關(guān)管實(shí)現(xiàn)ZVS,并聯(lián)電容充、放電時(shí)間必須大于2tf(df為功率IGBT關(guān)斷時(shí)間),同時(shí),死區(qū)時(shí)間必須大于電容的充、放電時(shí)間,即
超前橋營(yíng)和滯后橋臂并聯(lián)電容的選擇分別應(yīng)滿足:
(3)一次側(cè)串聯(lián)諧振電感的設(shè)計(jì)
諧振電感的選取應(yīng)保證其上存儲(chǔ)的能量能滿足開關(guān)管ZVS的條件。
1)超前橋臂實(shí)現(xiàn)ZVS的能量條件:在VT1和VT2開、關(guān)過程中,諧振電感由輸出濾波電感Lf的一次側(cè)折算值n^2Lf和一次電感Llk串聯(lián)構(gòu)成。一般來說,n^2Lf值很大,電感儲(chǔ)能很容易使電容C1、C2完成充放電狀態(tài)轉(zhuǎn)換。由前述知,超前臂開關(guān)管(VT1或VT2)關(guān)斷時(shí),一次電流ip在正、負(fù)方向達(dá)到其最大值Ip。同時(shí),考慮到變壓器一次繞組電容,還要一部分能量來抽走變壓器一次繞組寄生電容CTR上的電荷。
2)滯后橋臂實(shí)現(xiàn)ZVS的能量條件:在VT3和VT4開、關(guān)過程中,二次側(cè)整流二極管向時(shí)導(dǎo)通,變壓器二次繞組兩端電壓為零,一次側(cè)電感僅為諧振電感Llk。諧振時(shí),Llk釋放儲(chǔ)能,使VT3、VT4并聯(lián)電容完成充放電狀態(tài)轉(zhuǎn)換。當(dāng)其一并聯(lián)電容電壓諧振下降到零時(shí),相應(yīng)的開關(guān)管實(shí)現(xiàn)ZVS。由式當(dāng)Cb<Cb(crit)時(shí),一次電流較小,Llk儲(chǔ)能較小,因此,滯后橋臂ZVS條件需按較小的電流來考慮。
附加諧振電感的目的就是為了實(shí)現(xiàn)滯后臂開關(guān)管的ZVS,如前面的分析,滯后臂諧振時(shí)次級(jí)電感不能通過變壓器反射到初級(jí),為了保證滯后臂的開關(guān)管ZVS,那么諧振電感的能量必須滿足下式:
LrI2p/2=( V2in*C上管)/2+( V2in*C下管)/2=V2in*Clag
即 Lr= 2* V2in*Clag /I2p
其中 Lr :諧振電感值
Vin:輸入電壓
Clag:滯后橋臂電容(外加電容與MOSFET結(jié)電容)
Ip:滯后橋臂關(guān)斷時(shí)刻原邊電流大小
計(jì)算還要考慮以下幾點(diǎn)因素:
①、Vin應(yīng)取最高輸入電壓值,保證任意輸入電壓下,滯后橋臂均能實(shí)現(xiàn)ZVS。
②、考慮在輕載Ipl(10%-20%負(fù)載)時(shí)刻,需要滯后橋臂仍然需要工作在ZVS狀態(tài)。
③、輸出電流iLf在某個(gè)值(比如2A)時(shí)刻,輸出儲(chǔ)能電感電流任然連續(xù)或處在臨界點(diǎn)。
也就是說,輸出儲(chǔ)能電感的脈動(dòng)電流等于2倍此值
即 △ iLf = 2 *2A=4A
那么 Ip=(Ipl+ △ iLf /2)/n
(4)輸出儲(chǔ)能電感設(shè)計(jì):
移相全橋的輸出儲(chǔ)能電感其實(shí)可以看做一個(gè)單純的BUCK電感,由于其正負(fù)半周期各工作一次,所以其工作頻率等于2倍開關(guān)頻率,其計(jì)算公式為:
Lf = Vo *(1-Dmin)/(4*fs* △I)
上式中的Lf是最小電感,實(shí)際取值要大于此值,以保證電流的連續(xù)性,如果需要輸出電壓在一定范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)的話,則Vo要取Vo(min),即
Lf = Vo(min) *(1-Dmin)/(4*fs* △I)
上式Dmin是為了便于理解,實(shí)際上移相全橋占空比是不變的,不存在最小占空比的說法:即
Dmin= Vo(min)/(Vin(max)/n-VLf-VD)
(5)主變壓器設(shè)計(jì):
首先計(jì)算出移相全橋的次級(jí)輸出最低電壓:
Vsec(min)=( Vo(max)+VLf+VD)/ Dsec(max)
初次級(jí)的變壓器匝比為:
n=Vin(min) /Vsec(min)
選擇變壓器,使用Ap法:
Ap =Ae*Aw= Po*104 /(4*ƞ*fs*△B*J*Ku*)
接下來計(jì)算變壓器原邊匝數(shù):
Np= Vin(min)*D(max)/(4*fs*Ae*Bmax)
那么次級(jí)繞組匝數(shù)為:
Ns= Np/n