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新型RCD箝位單端正激式變換器仿真研究
（作者未知） 2009/5/5
（接上頁）3流通，并且給S3的柵源寄生電容充電；當(dāng)輔助繞組輸出變?yōu)?后，即死區(qū)時(shí)間里，S2和S4繼續(xù)截止，S3的柵極由于連接輸出0電壓，不過由于柵極電荷保持管S4的截止，使得在S3柵源寄生電容的電荷不能釋放，高電壓得以繼續(xù)保持，因此S3繼續(xù)導(dǎo)通，電路工作狀態(tài)和輔助繞組輸出負(fù)電壓時(shí)完全一致，這就實(shí)現(xiàn)了柵極保持繼續(xù)驅(qū)動(dòng)。
整流損耗分析
對于傳統(tǒng)的RCD箝位同步整流電路，同步整流管的總損耗為：
P= Io Io Rds + 2Qg Vg Fs+ Io Vf Tdead fs+Qrr Vds fs
其中，Io Io Rds為功率MOSFET的總導(dǎo)通損耗；2Qg Vg fs為柵源結(jié)電容引起的總驅(qū)動(dòng)損耗，Qg為MOSFET每次開通需要的驅(qū)動(dòng)電荷，Vg為驅(qū)動(dòng)電壓副值；
Io Vf Tdead fs為在死區(qū)時(shí)間內(nèi)體二極管的導(dǎo)通損耗，Vf為負(fù)載電流Io時(shí)體二極管的正向?qū)▔航�，Tdead為死區(qū)時(shí)間里二極管導(dǎo)通時(shí)間。
Qrr Vds fs為體二極管的反向恢復(fù)損耗，Qrr為體二極管的反向恢復(fù)電荷。
在本文提出的新型電路中，由于在死區(qū)時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)了續(xù)流管導(dǎo)通，避免了體二極管導(dǎo)通損耗和反向恢復(fù)損耗，因而大大降低了整流部分損耗，整流管損耗表達(dá)式為：
P= Io Io Rds +2Qg Vg Fs
能看出，死區(qū)時(shí)間內(nèi)的體二極管損耗已避免。特別是在輔助開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)間相對較短，死區(qū)時(shí)間較長的情況下，效率提高非常明顯。
仿真結(jié)果
根據(jù)圖4所示電路原理，使用仿真軟件Simetrix進(jìn)行電路仿真分析。主要仿真條件為：直流輸入電壓為48V，最佳變壓器原邊和副邊繞組及輔助繞組的匝比為16：2：4，主開關(guān)占空比為0.3。仿真得到同步整流管S2柵極電壓波形(上)和續(xù)流管S3柵極電壓仿真波形(下)如圖5結(jié)果。
從仿真波形圖5能看出，同步整流管S2柵極電壓和續(xù)流管S3柵極電壓在一個(gè)完整周期里，實(shí)現(xiàn)了不斷更替的高電平，即不論死區(qū)時(shí)間怎樣，都確保了同步整流管和續(xù)流管中的一個(gè)能夠?qū)�。證實(shí)了在死區(qū)時(shí)間里，續(xù)流管繼續(xù)導(dǎo)通，避免了體二極管的導(dǎo)通，從而在理論上說明了該整流電路對提高轉(zhuǎn)換效率的作用。
結(jié)語
本文介紹了一種新型單端正激式RCD箝位變換器，在整流部分采用了同步整流驅(qū)動(dòng)方法。解決了傳統(tǒng)同步整流死區(qū)時(shí)間的導(dǎo)通問題，減少了整流損耗，從而提高了整個(gè)變換器的轉(zhuǎn)換效率。隨著DC-DC開關(guān)電源對效率的需求不斷增高，新型高效率的RCD箝位變換器也將獲得進(jìn)一步發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
1 Xi Y Jain P K Joos G.An improved gating technique for the synchronous rectifier MOSFETs in the forward converter topology.Electrical and Computer Engineering.1997 2 (2):552-555
2 胡宗波. 同步整流技術(shù)中同步整流管特性及同步整流器驅(qū)動(dòng)方式研究. 碩士學(xué)位論文. 華南理工大學(xué). 2002，5
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