2.5.1 基本工作原理、优缺点和输出功率限制
这种拓扑只是两个相同的单端正激变换器交替工作(各占半个周期),其次级
电流通过整流二极管相加。其拓扑如图2.14所示。图2.14 交错正激变换器。Q1和Q2每半周期交替导通,次级输出相加使每周期有两个功率脉冲,且避免了推挽拓扑的磁通不平衡问题。
这种拓扑的优点是每周期有两个功率脉冲,如图2.14所示,且每个变换器只提供总输出功率的一半。
式(2.28)给出了开关管等效平顶电流幅值[图片],其中Pot为总输出功率。开关管电流是获得相同总输出功率的单个单端正激变换器的一半。因此,两个开关管的费用因每个开关管额定峰值电流较低而相互抵消了,也许价格比两倍额定电流的单个开关管更低。
或从另一角度看,若这两个额定电流相同的开关管,其电流幅值与给定输出功率单端变换器开关管的相同,则交错变换器可提供的输出功率是该单端变换器输出功率的两倍。
另外,EMI强度与电流幅值成比例,而不是与电流脉冲数量成比例,相同总输出功率下,交错变换器产生的EMI比单个正激变换器产生的EMI小。
相比起来,推挽拓扑可能更有优越性。尽管都是双开关管电路,但交错正激变换器的两个变压器可能比推挽拓扑的一个大变压器更昂贵,占用的空间更多。不过至今仍不很确定,在输入和负载失常的瞬态情况下,推挽拓扑的磁通不平衡问题是否完全能解决。没有磁通不平衡问题可能是使用交错正激变换器的最好理由。
当直流输出电压超过200V的场合,同样的输出功率下,选用交错正激变换器比选用单个正激变换器更合理。单个正激变换器输出续流二极管(D5A或D5B)承受的反向电压峰值为交错正激变换器的两倍。这是因为它的占空比只有后者的1/2。
输出电压低时占空比小没有什么问题,见式(2.25)。变压器次级匝数选择原则(对于单端正激变换器)是,直流输入最小即次级电压幅值最低时,产生所需输出电压的占空比[图片]不超过0.4。当直流输出为200V时,续流二极管承受的反向电压峰值为500V。开关管导通瞬间,续流二极管已流过很大的正向电流,又将
突然承受反向电压。如果该二极管反向恢复时间长,短时内500V的反向电压就会引起很大的反向电流,可能会损坏二极管。
二极管额定反向电压越大,反向恢复时间越长,这种情况下,问题就很严重了。对于200V直流输出,交错正激变换器运行在两倍占空比,续流二极管反向电压仅为250V。使用低压、恢复快的二极管,可大大降低其损耗。