ZHCT379 March 2023

3 有源钳位支路设计注意事项

在 PSFB 中实现有源缓冲器时，变压器绕组电流将不再像输出电感器电流那样在有效占空比 (D_eff) 周期 (T_S)（非零输出绕组电压周期）期间单调上升。这是因为有源缓冲电容器的能量还会参与使输出电感器通电，而不仅仅依赖于输入侧的能量传输。非单调电流斜坡特性可能会使峰值电流模式控制变得困难，因为输入或变压器绕组电流通常用于峰值电流检测，而输入或变压器绕组电流较高并不一定表明占空比较大。

为了在电流单调上升时进行峰值电流检测，我们必须确保在整个工作电压和负载范围内，D_effT_S 始终大于完成电流秒平衡的持续时间 – D_CSBT_S。由于具有较大 D_eff 的 PSFB 有望实现高效率，因此 PSFB 通常设计为在中高负载条件下具有较大 D_eff，并且预计 D_eff >> D_CSB。在轻负载条件下，转换器应在不连续导通模式下运行，其中 D_eff 将小于连续导通模式下的 D_eff（在相同的输入/输出电压条件下）。为了使 D_effT_S 即使在轻负载条件下也大于 D_CSBT_S，我们已实现了基于负载电流的降频控制。

D_CSBT_S 的持续时间成为峰值电流模式控制的一个重要因素。完成电流秒平衡需要多长时间，现在成为一个重要却难以回答的问题。要回答这个问题，您需要计算流经有源钳位支路的电流。

假设 V_CL 为常量且 L_m = ∞，则Equation 2 将占空比损耗周期（V_SEC = 0 且 i_SR1 和 i_SR2 正在换流的周期）期间的整流器电流变化率表示为：

Equation2.

\frac{{∆ i}_{S R}}{∆ t} = \frac{N_{p}}{N_{S}} \frac{V_{L r}}{L_{r}} = \frac{\frac{N_{S}}{N_{P}} V_{I N} - V_{C L}}{{(\frac{N_{S}}{N_{P}})}^{2} L_{r}}

其中 V_Lr 是 L_r 两端的电压。

Equation 3 计算输出电感器电流的变化率：

Equation3.

\frac{{∆ i}_{L O}}{∆ t} = \frac{V_{C L} - {V O U T}_{}}{L_{o}}

利用Equation 2 和Equation 3 以及基尔霍夫电流定律，Equation 4 计算有源钳位电流的变化率：

Equation4.

{∆ i}_{C L} = {∆ i}_{S R} - {∆ i}_{L o} = [\frac{\frac{N_{S}}{N_{P}} V_{I N} - V_{C L}}{({\frac{N_{S}}{N_{P}}}^{2}) L_{r}} - \frac{V_{C L} - V_{O U T}}{L_{O}}] ∆ t

由于 V_CL ≈ V_IN x N_S/N_P [3]，因此您只需将总有源钳位支路传导时间作为Equation 4 中的 Δt，即可求解 Δi_CL。但是，您仍需要知道 i_CL 的峰值，才能计算 i_CL 均方根 (RMS) 值。如图 3 所示，如果在时间 t₂ 时 i_SEC = i_Lo（在将 C_oss 充电至 V_CL 后），而在时间 t₃ 时 i_SEC = i_SR（开始对 C_CL 充电），则Equation 5 可推导出 i_CL,peak 值为：