解析PRT自激励振方式VRC软开关变换电源技术

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，N2的电感值为L1，L2；匝数比为n=L1／L2；滤波电解电容Ci两端电压为Ei，则等效电路的导出解析式结果fo及Eo。见式(2)，式(3)：

由式可知，若固定fs，控制PRT的可变电感L1，就可控制谐振频率fo和输出电压Eo。设fo>fs，ω=2πfs，则如图3(b)所示，依据PRT控制原理，若控制Ic，就能稳定输出电压Eo的值。

当Q1截止时，产生的集一射间脉冲电压Vcp是L1+L2和Cr的并联谐振电压，其峰值是Ei的5～6倍，但Q1瞬断时的开关变换损耗较小。当负载功率 Po=180 W，交流输入电压VAC=220 V，FS=50 kHz时，可以得到AC-DC的电能变换效率为ηAC-DC=83％。从Ci端PRT的励磁电流I1和N2侧Cs的两端交流电压V2的工作波形可以看到，其基本上接近光滑的正弦波状，可以达到低噪声，满足实用的目的。