ZHCAA84D May 2014 – April 2021 AMC1100 , SM72295 , TL1963A , TMS320F2806-Q1 , TMS320F28069 , TMS320F28069-Q1 , TPS40210 , TPS40210-Q1 , TPS40211 , TPS40211-Q1 , UCC27211 , UCC27302A , UCC27302A-Q1
法拉第定律指出,通過繞組的磁通量等于每匝積分伏秒。這種情況下要求任何磁性器件的任何繞組兩端電壓的平均值必須在一段時間內為零。應用的交流波形中的最小直流電壓分量將緩慢但不可避免地使磁通量“游走”到飽和狀態。
在低頻電源變壓器中,初級繞組的電阻通常足以控制此問題。當小的直流電壓分量將磁通緩慢推向飽和狀態時,勵磁電流變得不對稱。勵磁電流不斷增加的直流分量會導致繞組中的 IR 下降,最終抵消掉驅動波形的直流電壓分量,有望使飽和度大幅降低。在高頻開關模式電源中,理論上而言推挽式驅動器將在交替的開關周期內對繞組施加相等但相反的伏秒,從而使磁芯“復位”(使磁通和勵磁電流回到其起始點)。但是,由于 MOSFET RDSon 或開關速度的不相等,驅動波形中通常存在少許的伏秒不對稱性。產生的較小直流分量會導致磁通“游走”。初級匝數相對較少的高頻變壓器具有超低的直流電阻,并且直流磁化電流分量的 IR 下降通常不足以抵消伏秒的不對稱性,直到磁芯達到飽和為止。
使用電壓模式控制時,任何推挽式拓撲(全橋、半橋或推挽式 CT)的磁通走漏問題都會是一個嚴重的問題。一種解決方案是將磁芯與一個小的間隙串聯。這樣可以增加勵磁電流,從而使電路電阻中的 IR 下降能夠抵消驅動波形中的直流不對稱性。但是,增加的勵磁電流表示互感中的能量增加,通常會進入到緩沖器或鉗位器中,進而增加電路損耗。一種解決不對稱問題的更巧妙的解決方案是借助電流模式控制(峰值或平均 CMC)自帶的優勢。當直流磁通開始沿一個方向游走時,由于伏秒驅動的不對稱性,峰值勵磁電流在交替的開關周期中逐漸變得不對稱。然而,電流模式控制可以在每個開關周期中感應電流并以相同的峰值電流水平關閉開關,從而交替延長和縮短接通時間。因而可以校正初始的伏秒不對稱性,兩個方向的峰值勵磁電流近似相等,并且實現磁通走漏最小化。
但是,使用半橋拓撲會產生一個新問題。當電流模式控制通過縮短和延長交替脈沖寬度來校正伏秒不相等問題時,在交替開關周期中將產生安培秒(電荷)不相等問題。這一點在全橋或推挽式中心抽頭電路中無關緊要,但在半橋中,電荷不相等將導致電容器分壓器電壓朝正軌或負軌游走。隨著電容器分壓器電壓從中點移開,伏秒不平衡會變得更糟,因此將通過電流模式控制進行進一步的脈沖寬度校正。存在一種失控情況,電壓會游走到(或跑到)其中一個電源軌。
考慮到以上幾點,對于額定功率高于 1kVA 的高頻逆變器,全橋轉換器似乎是理想的選擇。