ZHDA043 January 2026 TMS320F28P659DK-Q1
在关断有源钳位开关后,有源钳位电容器会失去其放电路径。因此,有源钳位开关的最短导通持续时间应设计为在所需的钳位电压下实现伏秒平衡。如图 2-10 所示,如果在 ICL 越过零的瞬间关闭 Q10,则可以实现 ZCS 关断。可以根据此原理配置导通持续时间,从而优化开关性能。该时间间隔可以通过仿真获得。
在不同的工作条件下,最坏的情况是相移角达到其最大值,该值通常由电压调节范围要求决定。在此工作点,初级电压 VPRI 的等效占空比达到其最小值。同步整流器 Q8 的导通转换与 VPRI 的下降沿对齐;因此,有源钳位开关 Q10 的最长导通持续时间必须确认在 Q8 导通之前关断,即最小有效占空比减去占空比损耗时间间隔。如果不满足此约束条件,会导致 Q8 将钳位电容器 CL2 短路,从而产生过多的瞬态电流。
在参考设计 PMP41078 中,最小初级侧等效占空比为 20%。因此,在最坏的情况下,导通延迟和导通持续时间之和不得超过 500ns。由于导通延迟选择为 400ns,因此在 PMP41078 中将导通持续时间配置为 100ns。
从图 2-11 到图 2-12 是参考设计 PMP41078 中的波形。图 2-11 展示了没有任何钳位电路时的波形,图 2-12 和图 2-13 是采用有源钳位电路时的波形。CH1 是一个同步整流器电源开关的 VGS,CH2 是该电源开关的 VDS,CH3 是变压器初级侧电压的波形,CH4 是变压器初级侧电压的波形。
图 2-11 和图 2-12 在 200V 输入电压(最小输入电压)下测得。不存在有源钳位时,电压应力为 32V,而在存在有源钳位时,电压应力可降至 22V。电压过冲被抑制在 92% 至 30% 之间。
图 2-13 在 450V 输入电压(最大输入电压)下测得。使用有源钳位时,电压应力为 45.6V。因此,该 DC-DC 转换器中的 60V 电源开关就已足够。
图 2-14 在 320V 输入电压下测得。CH1 是有源钳位电容器上的电压。在每个周期中,电容器上的电压稳定在 28V 下,该电压会充电至 32.8V 以吸收谐振能量。
PMP41078 及 PMP41139 是汽车应用中使用的参考设计。PMP41078 用于 400V 高压电池应用,而 PMP41139 用于 800V 高压电池应用。PMP23126 和 PMP22951 是工业应用中使用的参考设计,与汽车应用相比,其规格不同。PMP23126 用于 12V 输出应用,而 PMP22951 用于 54V 输出应用。这些参考设计验证了本文中所示的有源钳位电路。