2.3.1节开始就已指出,对于最大直流输入电压低于60V的正激变换器,其实际最大输出功率为150~200W。这是因为,正激变换器每周期只有一个电流脉冲而不像推挽拓扑那样有两个;较大功率输出时,由式(2.28)算出的初级电流幅值会太大。
现在考虑设计一个用于通信行业的200W正激变换器。其最小和最大输入电压分别为38V及60V;由式(2.28)算出的初级电流幅值为[图片];由式(2.29)算出最大关断电压应力为[图片]。
为留有一定的安全裕度,应采用耐压至少为200V的器件。这样,输入电压瞬态值超过稳态最大值(60V),也不会损坏器件。
200V/16A开关管市场上有售,但均有2.2.13节所讨论的缺点。双极型晶体管速
度慢,MOSFET管速度快但价格高。对200W应用场合,选择无磁通不平衡问题的推挽拓扑应更适合,因为其每周期有两个电流脉冲,电流幅值仅为8A。电流幅值低,接地母线的噪声和射频干扰(RFI)会显著减小,这对通信工业电源是一个很重要的因素。这种无磁通不平衡问题的推挽拓扑称为“电流模式推挽拓扑”,这将在后面讨论。
正激变换器与推挽拓扑(见2.2.13节)一样,用于交流输入为120×(1±10%)V的离线式变换器时的最大电压应力是一个难以解决的问题。交流输入电压最高时,整流后直流输入为1.1×120×1.41=186V,再减去2V的整流二极管正向压降即184V。由式(2.29),关断期间开关管的最大电压应力为[图片]。
而交流输入电压最低时,整流后直流输入为[图片]。根据式(2.28),峰值电流为
对于200W的离线式正激变换器,最大的问题是最大电压应力(478V)而不是初级峰值电流(4.17A)。因为当考虑15%的输入瞬态值(见2.2.13节)时,峰值关断电压应力为550V。当然,如果双极型晶体管工作在Vcev(关断瞬间基极反向偏置为-1~-5V)的情况下,550V的电压应力也不是绝对不能承受的。许多器件的Vcev电压为650~850V,初级峰值电流为4.17A时仍有较高的增益、速度和较低的导通压降。但是,正如2.2.13节所讨论的,还有更佳的拓扑可供选择,其开关管关断电压仅为Vdc而不是2Vdc(后面将讨论)。