psfb电路中的zvs工作成立条件是:当组成开关的mosfet的输出电容coss放电且正向电流流过body diode时,使该mosfet导通。 图中显示了psfb电路中q1~q4的漏极电流波形和流经一次侧变压器的电流波形。
如果设psfb电路中电流的正向是漏极→源极方向,则可以确认q1~q4分别存在流过负向漏极电流的时间段,即正向电流流过mosfet的body diode期间。例如,在q3中,是mode(7)部分。由于在此期间漏极电压几乎为0,因此通过在此期间导通来使psfb电路中的zvs工作成立。 您还可以看到,超前臂和滞后臂不会产生完全异相的相同形状的电流波形。波形如此不同的原因可以通过该电流波形下方所示的mode(1)~mode(14)的电流路径来理解。每种模式的编号和位置对应于上面的时序图。 mode(1)~mode(14)的工作和电流路径如下:
・q1和q4为on,q2和q3为off。 ・当q2和q3为off时,q2的输出电容coss_q2和q3的输出电容coss_q3被充电。 ・vi被施加于一次侧变压器。 ・电流流过ls,所以能量被积蓄。
・仅q1关断(off)。 ・由于q1为off,因此输出电容coss_q1被充电。这使得q2漏极侧的电位下降,同时coss_q2开始放电。
・在coss_q1的充电和coss_q2的放电完成后,能量仍积蓄在ls中的情况下,电流会流过q2的body diode(dq2)并开始续流工作。 ・由于续流工作,所以不向二次侧供给能量,但受lo的影响,电流会继续流动。由于lo产生的电流对于d1和d2来说是正向的,因此电流会流过这两个二极管。
・q2导通(on)。在这个时间点dq2是导通的,因此q2的漏极-源极间电压vds_q2几乎为0v。即zvs工作,因此不产生导通损耗。
・q4关断(off)。 ・由于q4的关断,q4的输出电容coss_q4被充电。同时,由于q3的源极侧电位上升,输出电容coss_q3放电。
・在coss_q4的充电和coss_q3的放电完成后,能量仍积蓄在ls中的情况下,电流流过q3的body diode(dq3)并开始续流工作。
・q3导通(on)。在这个时间点dq3是导通的,因此q3的漏极-源极间电压vds_q3几乎为0v,即zvs工作,故不产生导通损耗。 ・通过q3的导通,ls迅速释放能量,电压与mode(1)~mode(6)中的il方向相反,因此电流的方向迅速反转。
・q2和q3为on、q1和q4为off。 ・因此,coss_q1和coss_q4被充电。 ・vi以与mode(1)相反的方向被施加于一次侧变压器。 ・电流流过ls,所以能量被积蓄。
・关断q2。 ・通过关断q2,coss_q2被充电,同时coss_q1放电。
・在coss_q2的充电和coss_q1的放电完成后,能量仍积蓄在ls中的情况下,电流会流过q1的body diode(dq1)并开始续流工作。 ・由于续流工作,所以不向二次侧供给能量,但受lo的影响,电流会继续流动。由于lo产生的电流对于d1和d2来说是正向的,因此电流会流过这两个二极管。
・q1导通(on)。在这个时间点dq1是导通的,因此q1的漏极-源极间电压vds_q1几乎为0v,即zvs工作,故不会产生导通损耗。
・关断q3。 ・通过关断q3,coss_q3被充电,同时coss_q4放电。
・在coss_q3的充电和coss_q4的放电完成后,能量仍积蓄在ls中的情况下,电流流过q4的body diode(dq4)并开始续流工作。
・q4导通(on)。在这个时间点dq4是导通的,因此q4的漏极-源极间电压vds_q4几乎为0v,即zvs工作, 故不会产生导通损耗。 ・ls迅速释放能量,并施加电压使电流按照与mode(8)~mode(13)中的il相反的方向流动,因此电流的方向迅速反转。
由于电流路径的这种变化,尤其如mode(7)和(14)的说明中所述,输入电源和ls通过滞后臂上的mosfet的导通而被串联连接,ls中的能量迅速减少。这种情况不会发生在超前臂中,因此导致超前臂和滞后臂的电流波形产生差异。由于这种电流波形的差异,造成超前臂上的mosfet和滞后臂上的mosfet的损耗不同,所产生的热量也不同,因此在进行热设计时需要注意。 如mode(5)和(6)、(12)和(13)的说明中所述,在滞后臂中,积蓄在ls中的能量必须大于积蓄在mosfet的coss中的能量,否则mosfet的充放电就不会完成,zvs工作也就不成立。以mode(5)为例,其条件可以用下列公式(1)来表示。il1表示mode(4)结束时的il,eoss_q3和eoss_q4分别表示完成q3和q4的输出电容的充放电所需的能量。 从公式(1)可以看出,由于il1在轻负载时较小,因此zvs工作很难成立,而随着负载变重,zvs工作变得容易成立。
关键要点: ・了解14种psfb电路模式所表示的工作状态和电流路径。 ・在进行热设计时需要注意,psfb电路中的工作差异会造成电流波形之间存在差异,超前臂和滞后臂上的mosfet的损耗会有所不同,所产生的热量也会不同。 ・从psfb电路的zvs工作成立条件的公式中可以看出,由于il1在轻负载时较小,故zvs工作很难成立,而随着负载变重,psfb电路中 的zvs工作会变得容易成立。
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