解析 PRT 自激励振方式 VRC 软开关变换
电源技术
解析 PRT 自激励振方式 VRC 软开关变换电源技术
类别:电源技术
在开关变换电源电路中,将谐振型变换开关元件的励振、驱动方
法定义为两类,即把设置有专用的励振和驱动电路方式叫作它激励振、驱动;
把利用变压器反馈电路实现的励振、驱动方式叫作自激励振、驱动。这里阐述
利用正交型变压器 PRT 反馈电路构成的自激励振方式电压谐振型软开关变换电
源技术。 1 正交型变压器的控制技术 对于自激励振方式谐振型变换
器的控制技术,尤其重要的是采用各种铁氧体磁心的正交型变压器 PRT。图 1
是 PRT 构造和电感特性及电路图形符号。其中,图 1(a)为旧单口型铁氧体磁心
PRT;图 1(b)为新双口型铁氧体磁心 PRT;图 1 (c)为 PRT 电路符号。比较它们
的形状和电感特性后得知,新双口型 PRT 的磁路长度比旧单口型的磁路长度延
长,磁阻增加。由于主线圈 N 的电感量 Ln 和控制线圈 Nc 的直流控制电流 Ic 的
变化,使新双口型的 Ln 变化幅度和线性范畴都扩大了。 在图 2 中设控制
线圈 Nc 流过直流 Ic 时产生的磁通为 φc、主线圈 N1 或 N2 上流过交流电流 I1
时产生的磁通为 φ1。若图 2(a)中箭头方向为正,则在磁路 A 和 D 上的磁通
φc 和 φ1 方向相反,磁通为 φ1-φc;而在磁路 B 和 C 上的磁通 φc 和 φ1 方
向相同,磁通为 φ1+φc。图 2(b)中主线圈 N1 加载到磁路 B 和 D 上的 B-H 曲
线,相当于被 Lc 的变化而调制的磁滞曲线。由于加载到线圈 Nc 磁路 A,B 上的
φ1 感生电压互相抵消,在 Nc 上不产生交流电压,所以 PRT 的电流 Ic 信号就
可以作为控制磁路 B 和 D 上的磁通量,把它作为可控电感元件,实现谐振型变
换器的控制技术。图 2(c)为这种 PRT 的电路符号。 2 自激励振方式电压
谐振型变换器 开关元件在断开时,加在开关元件上的电压波形是 LC 谐振
时产生的正弦波电压,也称之为电压谐振。利用电压谐振型变换器 VRC 电路和
PRT 的组合,可以构成各式软开关变换电源。常用的自激励振方式 VRC 的控制
方式有如下几种: 2.1 并联谐振频率控制方式 图 3 为单管自激励振
方式 VRC 的并联谐振频率 f0 控制方式的开关变换电源电路。图 3(a)为电路
图,图 3(b)为控制特性图,图 3(c)为工作波形图。 图 3(a)中 PRT 的结构
如图 2 所示,线圈 N1 与脉冲电流转换器 PCC 的电感 Ls 串联后,再与并联电路
(包括 VCBO>1 200 V 的耐高压 BJT 管 Q1、续流二极管 D1、并联谐振电容 Cr)串
联。另外,有中心抽头的全波整流线圈 N2 与谐振电容 Cs 并联。 图中自激
励振电路由下述元件和小电路构成,如启振电阻 Rs,串联谐振电路(包括绕有 1
匝线圈的脉冲电流转换器 PCC、限流电阻 RB、定时电感 LB、定时电容 CB),并
联电路(包括箝位二极管 DB,Q1 的基极一发射极)。由此可知,这个自激励振、
驱动电路的工作波形是低噪声、正弦波波形。 另外,在 RB 较小时.开关
变换频率 fS 由 LB 和 CB 的串联谐振值决定,见式(1): 为了表示 VRC 电路
的谐振频率 fo 和输出直流电压 Eo,在 Eo 端接上负载电阻 RL 后,分别设 N1,