這里分析一個(gè)關(guān)于不對(duì)稱(chēng)半橋反激變換器的專(zhuān)利，這個(gè)專(zhuān)利主要是關(guān)于解決一個(gè)諧振電流尖峰的問(wèn)題。

一.傳統(tǒng)反激變換器的拓?fù)鋯?wèn)題說(shuō)明

圖1 傳統(tǒng)反激變換器說(shuō)明—缺點(diǎn)

傳統(tǒng)反激變換器雖然器件少，控制簡(jiǎn)單，但是原邊控制開(kāi)關(guān)為硬開(kāi)關(guān)，漏感能量也無(wú)法回收，導(dǎo)致?lián)p耗較大，限制了功率密度提升。

圖2 不對(duì)稱(chēng)半橋反激的優(yōu)勢(shì)

不對(duì)稱(chēng)半橋反激的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)就可以解決傳統(tǒng)反激的缺點(diǎn)，如它可以實(shí)現(xiàn)較低的電壓應(yīng)力，同時(shí)可以利用漏感的能量來(lái)實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)的零電壓開(kāi)通，實(shí)現(xiàn)漏感能量的回收和高效率。

二.不對(duì)稱(chēng)半橋反激變換器的典型問(wèn)題

圖3 不對(duì)稱(chēng)半橋反激的典型問(wèn)題—尖峰電流

當(dāng)不對(duì)稱(chēng)半橋處在穩(wěn)態(tài)時(shí)，諧振電容的電壓，很容易由拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如圖3可知，為N*Vo，N為原副邊繞組比。但是在瞬態(tài)時(shí)Cr上的電壓變化較大，典型的瞬態(tài)如輸出短路等。當(dāng)瞬態(tài)時(shí)Cr上的電壓變化較大，因此在第一開(kāi)關(guān)Q1開(kāi)通時(shí)產(chǎn)生大的尖峰電流，這是這個(gè)專(zhuān)利產(chǎn)生的背景。

圖4 專(zhuān)利基本說(shuō)明

圖示不對(duì)稱(chēng)半橋反激變換器主要由，諧振電感Lm，諧振電容Cr，變壓器TR,開(kāi)關(guān)半橋等組成。通過(guò)采樣單元對(duì)諧振回路電流進(jìn)行采樣，輸入給控制電路。

當(dāng)諧振回路電流超過(guò)預(yù)定值時(shí)，控制電路提前關(guān)斷第二開(kāi)關(guān)管，也就是電路中的Q2.這個(gè)專(zhuān)利主要用以檢測(cè)Q2導(dǎo)通期間出現(xiàn)大電流的時(shí)刻，進(jìn)而提前關(guān)斷第二開(kāi)關(guān)管Q2,有效抑制輸出負(fù)載突變導(dǎo)致的大電流尖峰這個(gè)問(wèn)題。

三．不對(duì)稱(chēng)半橋反激變換器的基本說(shuō)明

圖5 兩種不同的不對(duì)稱(chēng)半橋反激拓?fù)湔f(shuō)明

圖6 主開(kāi)關(guān)在Q1接地的拓?fù)?/span>

圖7 主開(kāi)關(guān)Q1不接地的拓?fù)?/span>

圖8 不對(duì)稱(chēng)半橋反激工作原理—半橋開(kāi)關(guān)結(jié)電容

圖9 諧振電路說(shuō)明—諧振電感和諧振電容

由圖5-9說(shuō)明可知，諧振電路由諧振電感Lm和諧振電容Cr，變壓器原邊Np組成，諧振電路和第二開(kāi)關(guān)Q2構(gòu)成諧振回路，不管主開(kāi)關(guān)是接地還是不接地的情況都是這樣。

圖10 控制電路原理說(shuō)明

圖11 控制電路原理說(shuō)明

根據(jù)采樣電路的諧振回路采樣信號(hào)，基于采樣信號(hào)決定開(kāi)關(guān)Q1的關(guān)斷時(shí)刻，同時(shí)，基于諧振回路電流參數(shù)決定Q2提前關(guān)斷的時(shí)刻，Q1和Q2是分時(shí)導(dǎo)通，由于Q2是提前關(guān)斷，因此不能完全算作互補(bǔ)模式工作。當(dāng)諧振電流超過(guò)預(yù)定值后，基于采樣值可以提前關(guān)斷Q2，避免尖峰電流發(fā)生。

四．各種諧振電流值的采樣說(shuō)明

圖12 各種對(duì)諧振電流采樣的方法

在專(zhuān)利說(shuō)明中，提出了對(duì)諧振電流的各種采樣方法，如圖12所示，直接采樣諧振電容Cr的電流，或者采樣諧振電容Cr的電壓變化率，或者采樣諧振電感的電流，或者采樣諧振電感的電壓變化率等，各種采樣方式，都可以得到諧振電流的信息，從而可以判斷諧振回路出現(xiàn)大電流尖峰的時(shí)刻，從而提前關(guān)斷第二開(kāi)關(guān)管Q2.

圖13 第一開(kāi)關(guān)管的關(guān)斷時(shí)刻說(shuō)明1

圖14 第一開(kāi)關(guān)管關(guān)斷時(shí)刻說(shuō)明2

通過(guò)圖13，圖14的說(shuō)明可知，對(duì)于采樣信號(hào)可以作為常規(guī)的峰值電流模式控制所需要的電流信號(hào)，從而決定主開(kāi)關(guān)Q1的關(guān)斷時(shí)刻。同時(shí)在Q2導(dǎo)通期間，諧振電流為負(fù)值，所以判定閾值關(guān)斷Q2時(shí)是小于此閾值。

圖15 通過(guò)采樣電阻采樣諧振電流

圖16 通過(guò)采樣電阻采樣諧振電流的說(shuō)明

圖17 電阻采樣諧振電流的說(shuō)明

在圖15，16，17中，首要的一種采樣諧振電流的一種方法，就是通過(guò)和諧振電容串聯(lián)的電阻去采樣，這種方式最直接，但是電流大時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一定的損耗。

圖18 采樣諧振電容電流的分流信號(hào)

圖19 采樣諧振電流分流信號(hào)的原理圖

圖20 諧振電容電流分流采樣—比例采樣

圖21 諧振電流分流信號(hào)采樣說(shuō)明—損耗小

從圖19中看，新增加的C和R支路，和諧振電容支路是并聯(lián)的，所以流過(guò)采樣支路的電流信號(hào)在電阻上產(chǎn)生的壓降和諧振電流成正比例（其它參數(shù)已知），通過(guò)這種方式，可以以較小的損耗去采樣諧振電流信號(hào)。

圖22 諧振電容電壓變化量采樣—濾波采樣

圖23 諧振電容電壓變化量采樣

圖24 諧振電容電壓差采樣方式

圖25 諧振電容電壓變化量采樣說(shuō)明—電壓變化差值

在圖23中，通過(guò)采樣Rf上兩端的電壓，就可以得到諧振電容的瞬時(shí)值和平均值之間的差值，因此可以判斷諧振電容電壓偏離穩(wěn)態(tài)值多少，從而得知諧振電容放電較多，從而導(dǎo)致了大電流。

圖26 基于電容電壓的變化率采樣

圖27 基于電容電壓變化率采樣—一定時(shí)間長(zhǎng)度的電壓變化

圖28 基于電容電壓變化率采樣—不同時(shí)刻采樣計(jì)算2

基于圖26，27，28對(duì)諧振電容的電壓變化率進(jìn)行采樣，也就是說(shuō)，在其中一個(gè)時(shí)刻t1采樣諧振電壓Cr，在另一個(gè)時(shí)刻t2采樣諧振電壓Cr，則通過(guò)運(yùn)算即可得到Cr的電壓變換率，從而判定諧振電容放電足夠，而導(dǎo)致諧振電流過(guò)大，則提前實(shí)施關(guān)斷Q2開(kāi)關(guān)。

其它的方面，如專(zhuān)利中提到的電感電流采樣方式等，這里由于篇幅所限不做太多分析和探討。

總結(jié)：分析不對(duì)稱(chēng)半橋反激變換器改善瞬態(tài)開(kāi)通尖峰電流的方法，作為典型專(zhuān)利的分析參考。