推挽软开关逆变器的实现,利用变压器的次级漏感作为谐振电感,具有减少器件、减少逆变器体积的优点,但也具有漏感存在一致性问题,以及漏感公差存在不可控的现实问题,在作为大批量量产使用时,存在不可控的风险;若推挽逆变器由软开关工作状态变成硬开关工作,推挽MOS管的功率损耗存在损坏开关管的风险。
通常推挽MOS管的开关频率要小于等于LC谐振频率,本文通过仿真验证,确认漏感的公差对软开关工作状态的影响。
本文按照±50%的漏感公差进行仿真验证,查看软开关的影响程度。
仿真的漏感和LC谐振频率依次为15uH/41.094kHz、18uH/37.513kHz、21uH/34.73kHz、24uH/32.487kHz、27uH/30.629kHz、30uH/29.058kHz、33uH/27.705kHz、36uH/26.526kHz、39uH/25.485kHz、42uH/24.558kHz、45uH/23.725kHz;其中,推挽软开关的开关频率为27.624kHz;
1、15uH/41.094kHz
2、18uH/37.513kHz
3、21uH/34.73kHz
4、24uH/32.487kHz
5、27uH/30.629kHz
6、30uH/29.058kHz
7、33uH/27.705kHz
8、36uH/26.526kHz
9、39uH/25.485kHz
10、42uH/24.558kHz
11、45uH/23.725kHz
从以上仿真的软开关效果,可以看出24uH/32.487kHz、27uH/30.629kHz、30uH/29.058kHz这三个谐振电感值可以很好的实现软开关效果;低于这些电感值会产生开关切换电流冲击,不能很好的实现零电流开通和关断;高于这些电感值,推挽开关管的带电流切断的现象将越来越大,产生的功率损耗也就越来越大。
因此,推挽开关管的开关频率在接近或小于LC谐振频率时,可以很好的实现软开关效果,从以上仿真可知,谐振电感在负公差20%以内可以较好的实现软开关。
但是,这个漏感实际能否控制在-20%以内,对于变压器设计和生产一致性将提出挑战;或者采用外置谐振电感的方式来实现,这将增加成本和占用板上空间。