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有源鉗位反激工作過(guò)程簡(jiǎn)析(1)

冬至子 ? 來(lái)源:應(yīng)用電子筆記 ? 作者:一瓶不響半瓶晃蕩 ? 2023-10-29 16:52 ? 次閱讀

反激變換器因其控制方式簡(jiǎn)單,成本低而廣泛應(yīng)用在小功率場(chǎng)合,在手機(jī)電腦電子消費(fèi)品的適配器中大部分都有采用反激拓?fù)洹?/p>

因?yàn)镮EC61000-3-2中對(duì)75W以上(75W以下除C類設(shè)備外其他不做要求)的電流諧波值有要求,所以我們看到市面上很多充電頭都是65W、55W或更低,超過(guò)65W的基本都是100W以上的產(chǎn)品,通過(guò)充電頭網(wǎng)的拆解也可以發(fā)現(xiàn),65W以下的充電頭使用的都是反激變換器,100W以上的產(chǎn)品一般都會(huì)有PFC功能,即采用PFC+flyback或PFC+LLC的結(jié)構(gòu)。

這里的反激又根據(jù)不同控制方式分為普通反激、準(zhǔn)諧振反激和有源鉗位反激(Active Clamp Flyback, ACF)。

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相比較而言,準(zhǔn)諧振反激能減小開(kāi)關(guān)損耗,提高效率,自然也能把開(kāi)關(guān)頻率和功率密度做高,但也存在一些挑戰(zhàn),如谷底檢測(cè)、跳頻現(xiàn)象及其產(chǎn)生的噪音,同時(shí)漏感中的能量也是消耗掉了;

ACF相比于準(zhǔn)諧振則更進(jìn)"兩"步,能實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)管的ZVS開(kāi)通,漏感的能量可以回收利用,但這也是有代價(jià)的,如需要漏感電流(DCM ACF下等于勵(lì)磁電流)小于零,而高壓Si器件的寄生電容Coss較大,需要的抽流電流較大,并且ACF的成本相比于普通反激或準(zhǔn)諧振反激要高(多出一個(gè)開(kāi)關(guān)管以及所需的驅(qū)動(dòng)),有可能得不償失,下圖就表示了對(duì)于Si器件的ACF,實(shí)現(xiàn)部分ZVS要比完全實(shí)現(xiàn)ZVS的效率要更高。

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但是隨著GaN器件的發(fā)展,基于GaN器件的ACF相較于Si器件表現(xiàn)出更大的優(yōu)勢(shì),所以ACF又得到了廣泛的應(yīng)用,這里用到GaN器件主要的優(yōu)勢(shì)是相同Rdson下寄生電容Coss相比于Si器件小很多,所以需要很小的抽流電流就能實(shí)現(xiàn)ZVS開(kāi)通。下圖可以看到GaN器件的ACF效率相比于Si器件能提高2%。

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ACF的控制方式要比普通反激更加復(fù)雜,也有很多需要注意的地方,根據(jù)勵(lì)磁電流是否過(guò)零,ACF可以分為CCM和CRM,因?yàn)镃CM實(shí)現(xiàn)ZVS靠的是漏感的電流,因?yàn)槁└休^小,所以更大的反向電流才能實(shí)現(xiàn)ZVS,或者外加電感增加抽流電感值,且在輕載或高母線電壓下不容易實(shí)現(xiàn)ZVS,另外副邊SR無(wú)法實(shí)現(xiàn)ZCS,而CRM實(shí)現(xiàn)ZVS是靠漏感和勵(lì)磁電感共同抽流,所以實(shí)現(xiàn)ZVS更容易,但屬于變頻控制。

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