关于开关电源的谐振去磁的特点

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来源：发布时间：2019-06-29 点击量：1191

关于开关电源的谐振去磁的特点

开关电源只使用一支功率开关管，整体电路结构比较简单，在中小功率输出的场合得到了广泛的应用。但这种拓扑结构形式的特点是功率变压器工作于B-H曲线的第一象限，变压器存在磁心饱和的潜在隐患，必须采用适当的去磁方法，将功率变压器在开关导通时存储的磁化能量在截止期间泻放或者消耗掉。否则，经过多个开关周期后，由于剩磁作用，变压器的工作点逐渐上移，极易由于磁心饱和而产生近似短路状态，导致功率开关管上流过较大的电流，超过其额定值而烧毁。

实际上，由于目前的开关电源普遍采用MOSFET作为功率开关，因此仅利用其分布参数也能够较好的完成去磁工作，即采用谐振技术进行去磁。谐振去磁的基本原理为：在功率开关截止后，利用变压器的自感和电路中元器件的分布电容进行谐振，将开关电源的变压器的磁化能量进行转移。这样，省去了相对复杂的去磁设计，使得电路结构得到简化。

1、降低了对控制电路的50%占空比的要求。开关电源在实际工程中通常采用在主变压器中增加第3个绕组的方法进行去磁。由于受到开关管的耐压值的限制，通常将去磁绕组与初级绕组的匝比定为1：1。这样，最大占空比只能达到50％。同时。为了减少开关管关断时的电压尖峰，复位绕组和初级绕组在工艺上要求紧密耦合，因此变压器的设计和加工工艺比较复杂。而谐振去磁只要求在开关管截止期内，至少保证能完整进行半个谐振周期工作。而通过谐振频率的选择和谐振元件参数值的调整，可以充分保证做到这一点。这样，占空比不再受50％的要求，开关电源可以工作于较宽的输入电压范围。同时对于简化电路结构也很有意义。

2 、对比常规的去磁绕组法与谐振去磁，可以看出，常规的去磁绕组法中，磁化电流始终可以认为是非负值，在开关电源的开关导通时线性增长，在开关截止时线性减少。因此其B－H特性为第1象限；而谐振去磁的磁化电流在每一个周期内有一段时间为负值，因此属于双向磁化电流变化。在选择较大的磁感应强度摆幅（ΔB）进行功率变压器设计时，在防止磁心饱和方面，谐振去磁具有更多的优势。

3 、由理论分析和后面的桌面电路试验的实际波形可以看出，谐振去磁时，开关管漏－源极电压波形为较为光滑的半正弦波，而去磁绕组法为波形边缘较为陡峭的脉冲方波，前者无疑比后者具有更小的高次谐波分量。因此，对于开关电源的EMI问题也有所改善。

4 、开关电源的谐振去磁中，谐振元件参数的确定在采用谐振去磁时，为以确保在开关截止期内能够完成半个谐振周期的去磁过程，需要仔细确定谐振元件的参数。因此，在理论分析的基础上，必须在试验中仔细观察各种工作状态下开关管的漏－源极波形，以确定比较适宜的谐振频率。

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