直流电源连通现象的解决方案

 

　　自激型推挽式变换器是利用开关晶体管和变压器铁芯的磁通量饱和来进行自激振荡，从而实现开关管“开／关”转换的直流电源变换器，它是由美国人罗耶（G．H．Royer）在1955年首先发明和设计的，故又称“罗耶变换器”。它是目前构成桥式直流电源变换器的基本结构，但自激型推挽式直流电源变换器在设计时有一种特殊现象必须加以重视，否则会妨碍电路的正常工作，这就是推挽式直流电源变换器的“连通”现象。

　　“连通”现象在开关稳压电源中有很大的危害，因此在进行推挽式直流电源变换器设计时应加以消除。根据“连通”现象产生的原因，可主要从两个方面来消除，一是缩短关断晶体管的存贮时间；二是使导通的晶体管延迟导通。下面给出消除“连通”现象的几种方式。

一、缩短功率晶体的存贮时间

　　一般来说，晶体管的截止频率fT越高，其周期越短，存贮时间ts就越小。因此，在选择器件时，应选择频率fT较高的开关晶体管，比如开关性能较好的肖特基高速二极管。但管子一旦选定，应如何缩短存贮时间呢？因为晶体管从不饱和到饱和再到不饱和需要一个时间过程，这个过程的长短与管子的饱和深度有关，深度饱和所需时间较长，反之则较短。因此，为了缩短存贮时间，就应避免管子进入深度饱和，故不要对管子进行过量的激励，这在管子空载时尤为重要。设计时可以利用一个钳位二极管来使晶体管避免进入深度饱和。
　　当晶体管一旦进入饱和区后，钳位二极管VD就把基极的激励电流向集电极分流而使基极电流不再增加，这样就防止了晶体管进入深饱和，从而减小了存贮时间。

　　此外，采用达林顿电路或给基极加反偏压的方法也可以缩短存贮时间。

二、用RC电路延迟导通来避免“连通”现象  

　　利用电路电容器的充放电所产生的过渡过程来延迟晶体管导通时间的原理:两个电容C1、C2分别接于晶体的基极与地之间，当一个管子的基极处于脉冲的上升沿时，由于电容的充电过程而使基极达到导通的时间被延迟，从而避开了另一个管子截止时的存贮时间；同时在电阻R1、R2上分别并联一个二极管VD1和VD2，这样当Ui在正半周时，VD1反向偏置，由RC电路延时；而当Ui为负半周时，VD1正向偏置并与R1分流从而使C1快速放电，同时从V1的基极抽取较大的反向电流。

三、采用延迟导通脉冲来避免连通现象  

　　将两个晶体管的基极控制信号的上升沿进行适当延迟，可以避开存贮时间，采用正逻辑与非门将两基极控制信号U1、U2分别与脉冲单稳态振荡器产生的负跳变延迟脉冲Ud进行组合，以产生两个波形U01、U02。这两个波形的正半周上升沿均被延迟td时间，而负半周下降沿则与原波形U1、U2同步。从而在开关晶体管的截止时间不变的前提下延迟了导通时间，这就从根本上解决了开关晶体管的“连通”现象。

    推挽式直流电源变换器是目前广泛应用的桥式直流变换，两个推挽式直流电源变换器即可组成一个桥式直流电源变换器，而推挽式直流电源变换器的一切特性在桥式变换器中都可以体现出来。因此，消除和避免“连通”现象，对于实际电路的设计具有重要的意义。