减少准谐振功率变换器中的开关误差
文章作者:约翰·邓恩
本文提出了一种减少准谐振功率变换器中漏感不一致引起的开关误差的方法。
我当时在做一个准谐振功率转换器，它的形式非常简单，看起来像下面的草图:
这是一个准谐振推挽式逆变器的简化设计。
推挽对功率mosfet会在通常的交替中打开和关闭，当每一个打开时，其漏极电流(Ids)将沿着正弦曲线上升和下降。该曲线的轮廓是由C1的串联谐振和一个净电感，L1加上L1的二次绕组的漏电感加上在该半周期中运行的一次绕组任意一侧的漏电感的总和设定的。
这个波形轮廓来自LC共振，但由于涉及开关事件，这个过程实际上是准共振的。
如果初级绕组的两半完全相同，它们的漏感也将完全相同，两个电流波形i1和i2也将完全相同，尽管它们的相位是180°。如果共振是这样的，每个MOSFET将被关闭，在那一瞬间，那个MOSFET的id已经回到零。
这张图显示了理想的准谐振开关。
美中不足的是，初级线圈的两部分并不完全相同。从它们的构造方式来看，它们的漏感是如此微小的不同，这导致了如下图所示的开关错误:
不一致的漏感会导致开关误差。
如果漏感比标称的大，当这一边的MOSFET与i1一样关闭时，Ids将不会降到零。另一方面，如果漏感小于标称，Ids将不仅达到零，它将开始向相反的方向流动，直到MOSFET被关闭与i2。
在我们的实际单元中，我们可以稍微调整一下驱动频率，但将电路的一边调到“完美”，另一边就会出现严重的“开关错误”。试图在双方之间达成妥协也被认为不够好。
我们的原始C1为0.068µF，目标lc共振为100 kHz。由标准共振方程可知，所描述的电感占T1的转矩比的总和为37.25µHy，其中大部分由L1提供，但开关不平衡和由此产生的开关误差被认为过于严重。
我们将C1值从0.068µF降低到0.022µF，此时电感目标升高，C1变为115.1µHy。我们使L1的电感适当增大，得到如下结果:
这些调整降低了开关误差。
我们无法完全消除开关错误，因为T1主电路的两半仍然有轻微的不平衡。然而，我们能够将这些切换错误减少到相当小的程度。
约翰·邓恩他是一名电子顾问，毕业于布鲁克林理工学院(BSEE)和纽约大学(MSEE)。
