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PSFB电路的基本工作

大华K
工程师
2021-12-16 20:16:35     打赏

PSFB电路中的ZVS工作成立条件是：当组成开关的MOSFET的输出电容COSS放电且正向电流流过Body Diode时，使该MOSFET导通。 图中显示了PSFB电路中Q1～Q4的漏极电流波形和流经一次侧变压器的电流波形。

Q1～Q4的漏极电流和变压器一次侧所流电流的波形

如果设PSFB电路中电流的正向是漏极→源极方向，则可以确认Q1～Q4分别存在流过负向漏极电流的时间段，即正向电流流过MOSFET的Body Diode期间。例如，在Q3中，是Mode(7)部分。由于在此期间漏极电压几乎为0，因此通过在此期间导通来使PSFB电路中的ZVS工作成立。 您还可以看到，超前臂和滞后臂不会产生完全异相的相同形状的电流波形。波形如此不同的原因可以通过该电流波形下方所示的Mode（1）～Mode（14）的电流路径来理解。每种模式的编号和位置对应于上面的时序图。 Mode（1）～Mode（14）的工作和电流路径如下：

  • ・Q1和Q4为ON，Q2和Q3为OFF。

  • ・当Q2和Q3为OFF时，Q2的输出电容COSS_Q2和Q3的输出电容COSS_Q3被充电。

  • ・Vi被施加于一次侧变压器。

  • ・电流流过LS，所以能量被积蓄。

  • ・仅Q1关断（OFF）。

  • ・由于Q1为OFF，因此输出电容COSS_Q1被充电。这使得Q2漏极侧的电位下降，同时COSS_Q2开始放电。

  • ・在COSS_Q1的充电和COSS_Q2的放电完成后，能量仍积蓄在LS中的情况下，电流会流过Q2的Body Diode（DQ2）并开始续流工作。

  • ・由于续流工作，所以不向二次侧供给能量，但受LO的影响，电流会继续流动。由于LO产生的电流对于D1和D2来说是正向的，因此电流会流过这两个二极管。

  • ・Q2导通（ON）。在这个时间点DQ2是导通的，因此Q2的漏极-源极间电压VDS_Q2几乎为0V。即ZVS工作，因此不产生导通损耗。

  • ・Q4关断（OFF）。

  • ・由于Q4的关断，Q4的输出电容COSS_Q4被充电。同时，由于Q3的源极侧电位上升，输出电容COSS_Q3放电。

  • ・在COSS_Q4的充电和COSS_Q3的放电完成后，能量仍积蓄在LS中的情况下，电流流过Q3的Body Diode（DQ3）并开始续流工作。

  • ・Q3导通（ON）。在这个时间点DQ3是导通的，因此Q3的漏极-源极间电压VDS_Q3几乎为0V，即ZVS工作，故不产生导通损耗。

  • ・通过Q3的导通，LS迅速释放能量，电压与Mode（1）～Mode（6）中的IL方向相反，因此电流的方向迅速反转。

  • ・Q2和Q3为ON、Q1和Q4为OFF。

  • ・因此，COSS_Q1和COSS_Q4被充电。

  • ・Vi以与Mode（1）相反的方向被施加于一次侧变压器。

  • ・电流流过LS，所以能量被积蓄。

  • ・关断Q2。

  • ・通过关断Q2，COSS_Q2被充电，同时COSS_Q1放电。

  • ・在COSS_Q2的充电和COSS_Q1的放电完成后，能量仍积蓄在LS中的情况下，电流会流过Q1的Body Diode（DQ1）并开始续流工作。

  • ・由于续流工作，所以不向二次侧供给能量，但受LO的影响，电流会继续流动。由于LO产生的电流对于D1和D2来说是正向的，因此电流会流过这两个二极管。

  • ・Q1导通（ON）。在这个时间点DQ1是导通的，因此Q1的漏极-源极间电压VDS_Q1几乎为0V，即ZVS工作，故不会产生导通损耗。

  • ・关断Q3。

  • ・通过关断Q3，COSS_Q3被充电，同时COSS_Q4放电。

  • ・在COSS_Q3的充电和COSS_Q4的放电完成后，能量仍积蓄在LS中的情况下，电流流过Q4的Body Diode（DQ4）并开始续流工作。

  • ・Q4导通（ON）。在这个时间点DQ4是导通的，因此Q4的漏极-源极间电压VDS_Q4几乎为0V，即ZVS工作， 故不会产生导通损耗。

  • ・LS迅速释放能量，并施加电压使电流按照与Mode（8）～Mode（13）中的IL相反的方向流动，因此电流的方向迅速反转。

由于电流路径的这种变化，尤其如Mode（7）和（14）的说明中所述，输入电源和LS通过滞后臂上的MOSFET的导通而被串联连接，LS中的能量迅速减少。这种情况不会发生在超前臂中，因此导致超前臂和滞后臂的电流波形产生差异。由于这种电流波形的差异，造成超前臂上的MOSFET和滞后臂上的MOSFET的损耗不同，所产生的热量也不同，因此在进行热设计时需要注意。 如Mode（5）和（6）、（12）和（13）的说明中所述，在滞后臂中，积蓄在LS中的能量必须大于积蓄在MOSFET的COSS中的能量，否则MOSFET的充放电就不会完成，ZVS工作也就不成立。以Mode（5）为例，其条件可以用下列公式（1）来表示。IL1表示Mode（4）结束时的IL，EOSS_Q3和EOSS_Q4分别表示完成Q3和Q4的输出电容的充放电所需的能量。  从公式（1）可以看出，由于IL1在轻负载时较小，因此ZVS工作很难成立，而随着负载变重，ZVS工作变得容易成立。

关键要点:

・了解14种PSFB电路模式所表示的工作状态和电流路径。 ・在进行热设计时需要注意，PSFB电路中的工作差异会造成电流波形之间存在差异，超前臂和滞后臂上的MOSFET的损耗会有所不同，所产生的热量也会不同。 ・从PSFB电路的ZVS工作成立条件的公式中可以看出，由于IL1在轻负载时较小，故ZVS工作很难成立，而随着负载变重，PSFB电路中 的ZVS工作会变得容易成立。


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关键词： PSFB     电路     基本     工作    

丘球
工程师
2021-12-16 20:21:02     打赏
2楼

学习一下


评论
拜月
工程师
2021-12-16 20:23:50     打赏
3楼

谢谢分享


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无厘头
工程师
2021-12-16 23:38:07     打赏
4楼

基本工作做的还是不错的


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