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ZCV/ZVS準(zhǔn)諧振轉(zhuǎn)換器

出處:surprise 發(fā)布于:2008-10-07 14:57:18

  圖1(a)、(b)分別表示Buck ZCS和ZVS半波準(zhǔn)諧振轉(zhuǎn)換器(Quasi-Resonant?。茫铮睿觯澹颍簦澹颍c(diǎn)畫線框內(nèi)的子電路稱為ZCS/ZVS諧振開關(guān),是在開關(guān)管上附加諧振網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的,利用局部諧振實(shí)現(xiàn)ZCS或ZVS。諧振電路中的電感Lr包括電路中可能有的雜散電感和變壓器漏感,諧振電容Cr包括開關(guān)管中的結(jié)電容。

  圖1(a)中,當(dāng)開關(guān)管V導(dǎo)通時(shí),LrCr諧振,開關(guān)管的電流按準(zhǔn)正弦規(guī)律變化,但需注意的是,這時(shí)的諧振頻率并不一定等于開關(guān)頻率。當(dāng)電流諧振到零時(shí),令開關(guān)管V關(guān)斷,諧振停止。實(shí)現(xiàn)零電流關(guān)斷。圖2(a)、(b)分別表示Buck ZVS-QRC和ZCS-QRC開關(guān)管的電流電壓波形。

  圖2(a)中的諧振電流峰值

  (1)

  式中,Io為負(fù)載電流;Imax為流過開關(guān)管的電流峰值。

  特征阻抗

 ?。ǎ玻?/FONT>

  可見,ZCS-QRC開關(guān)管上承受較大的電流或電流應(yīng)力(Current?。樱簦颍澹螅螅?,定義電流應(yīng)力

  Ki=Imax/Io ?。ǎ常?/FONT>

  但ZCS-QRC開關(guān)管承受的電壓應(yīng)力并不大,定義電壓應(yīng)力

  Kv=Umax/Ui ?。ǎ矗?/FONT>

  因?yàn)椋眨恚幔剑眨椋剩耍觯剑保?/FONT>

 ?。劾荩拢酰悖搿。冢茫樱眩遥茫眨椋剑玻埃?,Io=2A,Lr=1.6,μH,Cr=64nF,Zn=5Ω

  代入式(1),得Imax=6A,電流應(yīng)力Ki=Imax/Io=6/2=3

 ?。冢茫樱眩遥玫闹饕秉c(diǎn)是:由于開關(guān)管的輸出電容使容性開通的損耗增大,限制了它的開關(guān)頻率,一般要小于1?。停龋?。

  圖2(b)所示的ZVS諧振開關(guān)中9當(dāng)開關(guān)管關(guān)斷時(shí),LrCr串聯(lián)諧振,電容Cr(即開關(guān)管的輸出電容)電壓按準(zhǔn)正弦規(guī)律變化,當(dāng)它自然過零時(shí),令開關(guān)管開通,電容電壓放電到零,實(shí)現(xiàn)了零電壓開通。利用功率MOSFET做主開關(guān)時(shí),ZVS-QRC的開關(guān)頻率可以達(dá)到10?。停龋?,從而提高了開關(guān)轉(zhuǎn)換器的功率密度。ZVS開關(guān)電流應(yīng)力Ki=1。開關(guān)承受的電壓Umax可以按式(5)計(jì)算

 ?。眨恚幔剑眨椤。恚幔桑铩。恚幔冢睢  。ǎ担?/FONT>

  式中?。桑铩。恚幔?fù)載電流;

 ?。眨椤。恚幔斎腚妷骸?/FONT>

  可見,Umax與ZVS-QRC的運(yùn)行條件有關(guān)。

  諧振電壓峰值過高,使開關(guān)管承受過大的電力應(yīng)力(達(dá)5~10倍),是ZVS-QRC的一個(gè)主要問題。為了解決ZVS-QRC諧振電壓峰值過高的問題,促進(jìn)人們對早年提出的有源鉗位開關(guān)轉(zhuǎn)換器的重新認(rèn)識和研究。

  從圖1中不難看出,ZCS諧振開關(guān)和ZVS諧振開關(guān)是互為對偶的。而且只要在Buck?。校祝烷_關(guān)轉(zhuǎn)換器電路中,用ZCS/ZVS諧振開關(guān)代替PWM開關(guān)。同理,也可以得到其他各種類型的ZCS/ZVS-QRC電路,如Boast,Cuk,SEPIC,Zeta,Forward,Flyback及橋式轉(zhuǎn)換器等。

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