幾種軟開關(guān)反激比較以及GaN優(yōu)點(diǎn)介紹
發(fā)布時(shí)間:2019-01-05 責(zé)任編輯:xueqi
【導(dǎo)讀】在非對(duì)稱反激變換器中,上管導(dǎo)通時(shí),變壓器和諧振電容同時(shí)儲(chǔ)存能量,當(dāng)能量從原邊向次級(jí)傳輸時(shí),原邊串聯(lián)的諧振電容和變壓器儲(chǔ)存的能量,同時(shí)向輸出負(fù)載傳輸,因此,變壓器得到利用的利用,變壓器的尺寸可以顯著的減小。
1、有源箝位反激變換器和非對(duì)稱反激變換器的比較
圖1:有源箝位反激變換器的電路結(jié)構(gòu)
圖2:非對(duì)稱反激變換器的電路結(jié)構(gòu)
(1)有源箝位反激變換器的變壓器需要儲(chǔ)存輸出所需的所有能量,由于輸入電壓通常在一定的范圍內(nèi)變化,因此變壓器無法工作在最優(yōu)的狀態(tài),變壓器也無法進(jìn)行最優(yōu)化的設(shè)計(jì)。
在非對(duì)稱反激變換器中,上管導(dǎo)通時(shí),變壓器和諧振電容同時(shí)儲(chǔ)存能量,當(dāng)能量從原邊向次級(jí)傳輸時(shí),原邊串聯(lián)的諧振電容和變壓器儲(chǔ)存的能量,同時(shí)向輸出負(fù)載傳輸,因此,變壓器得到利用的利用,變壓器的尺寸可以顯著的減小。
(2)、有源箝位反激變換器中,當(dāng)負(fù)載降低到某一值時(shí),系統(tǒng)會(huì)退出有源箝位的工作方式,效率會(huì)降低,同時(shí)會(huì)對(duì)次級(jí)整流管產(chǎn)生高的電壓應(yīng)力。
非對(duì)稱反激變換器可以在更寬的負(fù)載范圍內(nèi),工作在軟開關(guān)模式,因此在較輕的負(fù)載條件下可以獲得更高的效率。
(3)、有源箝位反激變換器的箝位電容不在主功率回路,流過的電流小,因此可以使用價(jià)格便宜的高壓陶瓷電容。
非對(duì)稱反激變換器的諧振電容位于主功率回路,流過的電流大,因此要使用高頻特性比較好、通過電流大的CBB或X1高壓電容。
2、軟開關(guān)ZVS反激變換器使用GaN的優(yōu)點(diǎn)
有源箝位反激變換器和非對(duì)稱反激變換器這二種結(jié)構(gòu)使用GaN功率管,相比于超結(jié)的高壓功率MOSFET,在高頻軟開關(guān)工作時(shí),具有更高的效率,因此更有優(yōu)勢(shì):
圖3:E-Mode GaN結(jié)構(gòu)
(1)、GaN的Ciss非常小,驅(qū)動(dòng)損耗非常小,提高高頻工作的效率。
(2)、GaN的Coss 及Qoss非常小,要求實(shí)現(xiàn)ZVS開通所需要的激磁電流小,這樣就減小系統(tǒng)的環(huán)流,從而降低在功率MOSFET和變壓器中產(chǎn)生的導(dǎo)通損耗,同時(shí)也可以減小變壓器磁芯的損耗。
(3)、GaN的Crss小,關(guān)斷時(shí)產(chǎn)生的開關(guān)損耗小。
(4)、高頻ZVS工作時(shí),GaN的Coss充放電產(chǎn)生的損耗明顯低于超結(jié)的高壓功率MOSFET。
(5)、超結(jié)的高壓功率MOSFET的Coss的非線性特性,在低壓時(shí)會(huì)突然急劇增加,因此在設(shè)計(jì)時(shí)需要有更長(zhǎng)的死區(qū)時(shí)間,從而降低了系統(tǒng)效率。
(6)、有源箝位反激變換器使用GaN同時(shí)采用次級(jí)同步整流,在原邊和次級(jí)繞組換流過程中,變壓器的原邊電流下跌凹坑更大,因此可以減小上管的導(dǎo)通損耗以及變壓器原邊繞組的導(dǎo)通損耗,從而提高效率。
(a)超結(jié)高壓MOS
(b)高壓GaN
圖4:有源箝位反激工作波形
3、電流反灌其它電路結(jié)構(gòu)
電流反灌可以使用次級(jí)輸出繞組、也可以使用輔助繞組實(shí)現(xiàn)原邊主開關(guān)的零電壓ZVS工作,控制的方法可以使用臨界模式,也可以使用非連續(xù)模式。臨界模式的工作過程以前的文章進(jìn)行過詳細(xì)的論述,非連續(xù)模式的工作原理如圖5所示。
在主開關(guān)管開通前,先開通輔助繞組的開關(guān)管,輔助電源對(duì)輔助繞組進(jìn)行電流反灌,將能量?jī)?chǔ)存在變壓器中;輔助繞組的開關(guān)管關(guān)斷后,變壓器儲(chǔ)存的能量抽取主開關(guān)管COSS的能量,COSS放電電壓降低,直到其內(nèi)部體二極管導(dǎo)通,這時(shí)候開通主開關(guān)管,就能實(shí)現(xiàn)零電壓開通ZVS。
(a)電路結(jié)構(gòu)
(b)工作波形
圖5:使用輔助繞組電流反灌的電路結(jié)構(gòu)和波形
電流反灌實(shí)現(xiàn)ZVS軟開關(guān)的反激變換器結(jié)構(gòu)具有簡(jiǎn)單、不需要高壓浮動(dòng)驅(qū)動(dòng)、成本低的優(yōu)點(diǎn),缺點(diǎn)是對(duì)反灌電流很難實(shí)現(xiàn)精確控制,反灌電流太小,無法實(shí)現(xiàn)主功率管的ZVS軟開關(guān);反灌電流太大,產(chǎn)生大的環(huán)流和導(dǎo)通損耗,影響效率。
特別推薦
- 隨時(shí)隨地享受大屏幕游戲:讓便攜式 4K 超高清 240Hz 游戲投影儀成為現(xiàn)實(shí)
- 在發(fā)送信號(hào)鏈設(shè)計(jì)中使用差分轉(zhuǎn)單端射頻放大器的優(yōu)勢(shì)
- 第9講:SiC的加工工藝(1)離子注入
- 移遠(yuǎn)通信再推兩款新型4G、Wi-Fi、GNSS三合一組合天線
- Bourns 推出全新雙繞組系列,擴(kuò)展屏蔽功率電感產(chǎn)品組合
- 貿(mào)澤開售AMD Versal AI Edge VEK280評(píng)估套件
- 安森美Hyperlux圖像傳感器將用于斯巴魯新一代集成AI的EyeSight系統(tǒng)
技術(shù)文章更多>>
- 在智能照明產(chǎn)品設(shè)計(jì)中實(shí)施Matter協(xié)議的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)
- 艾睿電子助力SAVART Motors擴(kuò)大其在印尼的電動(dòng)車制造規(guī)模
- 隔離飛電容多電平變換器的硬件設(shè)計(jì)
- 【“源”察秋毫系列】多次循環(huán)雙脈沖測(cè)試應(yīng)用助力功率器件研究及性能評(píng)估
- 高信噪比MEMS麥克風(fēng)驅(qū)動(dòng)人工智能交互
技術(shù)白皮書下載更多>>
- 車規(guī)與基于V2X的車輛協(xié)同主動(dòng)避撞技術(shù)展望
- 數(shù)字隔離助力新能源汽車安全隔離的新挑戰(zhàn)
- 汽車模塊拋負(fù)載的解決方案
- 車用連接器的安全創(chuàng)新應(yīng)用
- Melexis Actuators Business Unit
- Position / Current Sensors - Triaxis Hall
熱門搜索
SynQor
s端子線
Taiyo Yuden
TDK-EPC
TD-SCDMA功放
TD-SCDMA基帶
TE
Tektronix
Thunderbolt
TI
TOREX
TTI
TVS
UPS電源
USB3.0
USB 3.0主控芯片
USB傳輸速度
usb存儲(chǔ)器
USB連接器
VGA連接器
Vishay
WCDMA功放
WCDMA基帶
Wi-Fi
Wi-Fi芯片
window8
WPG
XILINX
Zigbee
ZigBee Pro