雙頻諧振提升轉(zhuǎn)換器的優(yōu)點(diǎn)
　　與其他增強(qiáng)轉(zhuǎn)換器相比，如果負(fù)載在所有操作條件下保持高效率，則E類雙頻諧振轉(zhuǎn)換器可以調(diào)節(jié)輸出功率。這是通過(guò)其獨(dú)特的雙頻信號(hào)驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)的，這使輸出直流電壓高于最高效率的輸入直流電壓。
　　提議的DC/DC升壓轉(zhuǎn)換器在E類中使用雙頻信號(hào)驅(qū)動(dòng)器運(yùn)行，可以是電源電子設(shè)備的游戲改變者。它解決了其他增強(qiáng)轉(zhuǎn)換器面臨的許多挑戰(zhàn)。通過(guò)檢查該電路的設(shè)計(jì)，操作和性能，我們可以更好地了解其對(duì)電力電子領(lǐng)域的潛在應(yīng)用和貢獻(xiàn)。
　　增強(qiáng)轉(zhuǎn)換器拓?fù)?br>　　增強(qiáng)轉(zhuǎn)換器廣泛用于電力電子設(shè)備，以增加直流電壓。增強(qiáng)轉(zhuǎn)換器的拓?fù)錁?gòu)成了各種拓?fù)?，每個(gè)轉(zhuǎn)換器都有優(yōu)勢(shì)和缺點(diǎn)。
　　傳統(tǒng)的硬開(kāi)關(guān)提升轉(zhuǎn)換器是最簡(jiǎn)單，最常用的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。但是，它遭受了高開(kāi)關(guān)損失和電磁干擾 （EMI）的痛苦。
　　另一方面，由于其高效率和降低的EMI ，共鳴的增強(qiáng)轉(zhuǎn)換器已成為一種流行的選擇。幾個(gè)諧振升壓轉(zhuǎn)換器包括系列諧振，平行共振和無(wú)用的共振拓?fù)洹?br>　　系列諧振提升轉(zhuǎn)換器具有簡(jiǎn)單的電路結(jié)構(gòu)和良好的EI性能，但遭受了高傳導(dǎo)損失。平行的諧振增強(qiáng)轉(zhuǎn)換器的傳導(dǎo)損耗較低，但循環(huán)電流高，導(dǎo)致輕載效率較差。無(wú)橋諧振的增強(qiáng)轉(zhuǎn)換器具有高效率和EMI  ，但具有更復(fù)雜的電路結(jié)構(gòu)。
　　固定和可變負(fù)載的E類諧振增強(qiáng)轉(zhuǎn)換器
　　E類轉(zhuǎn)換器是高效且通用的電源轉(zhuǎn)換器，可用于各種應(yīng)用程序，包括音頻放大器，射頻（RF）發(fā)射器和開(kāi)關(guān)模式電源。 E類轉(zhuǎn)換器是一種諧振轉(zhuǎn)換器，可通過(guò)高頻打開(kāi)和關(guān)閉電源晶體管（通常以數(shù)十萬(wàn)或數(shù)百千摩托）的形式運(yùn)行。這種高開(kāi)關(guān)頻率使轉(zhuǎn)換器可以有效地運(yùn)行，并且損失較低。
　　E類轉(zhuǎn)換器的關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)之一是它們產(chǎn)生在切換瞬間之前通過(guò)零的獨(dú)特波形的能力。此功能被稱為零電壓轉(zhuǎn)換（ZVS），允許轉(zhuǎn)換器以低的開(kāi)關(guān)損耗運(yùn)行。在常規(guī)的開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換器中，電力電子開(kāi)關(guān)會(huì)迅速中斷電流，從而導(dǎo)致電子組件的高應(yīng)力。相比之下，E類轉(zhuǎn)換器的ZVS功能允許更柔和的切換動(dòng)作，從而減少壓力和功率耗散。
　　E類轉(zhuǎn)換器的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是它們?cè)诟鞣N輸出阻抗上運(yùn)行的能力。但是，當(dāng)使用不同的負(fù)載時(shí)，可以安排一系列控件以完美調(diào)整輸出信號(hào)。隨著輸出阻抗的變化，電路的操作模式以及信號(hào)的波形也會(huì)發(fā)生變化。效率有時(shí)僅是恒定的，并且取決于所施加的負(fù)載類型。但是，E類轉(zhuǎn)換器仍然可以達(dá)到高效水平。
　　與常規(guī)轉(zhuǎn)換器相比，E類轉(zhuǎn)換器還可以顯著提高開(kāi)關(guān)頻率，有時(shí)甚至更多。這允許高效效率，導(dǎo)致較小的電路尺寸，減輕重量，較小的足跡和降低的最終成本。尺寸減小還意味著EMI方面大大減少。在轉(zhuǎn)換器中采用諧振電路允許對(duì)波形的塑造產(chǎn)生零電流轉(zhuǎn)換（ZCS）和零電壓旋轉(zhuǎn)（ZVS）條件。這可以減少功率耗散（理想情況下為零），增加開(kāi)關(guān)頻率，并消除瞬態(tài)尖峰，提高整體系統(tǒng)效率和低EMI。
　　E類轉(zhuǎn)換器是可以在各種應(yīng)用中使用的通用電源轉(zhuǎn)換器。它們具有零電壓轉(zhuǎn)換和在各種輸出阻抗上運(yùn)行的獨(dú)特波形的能力，可以提高高效水平。在轉(zhuǎn)換器中采用共振電路還可以使波形的塑造產(chǎn)生零電流轉(zhuǎn)換和零電壓轉(zhuǎn)換條件，從而導(dǎo)致整體系統(tǒng)效率提高和非常低的EMI。
　　了解增強(qiáng)轉(zhuǎn)換器中的雙頻控制
　　E類轉(zhuǎn)換器是電力電子應(yīng)用中的流行選擇，因?yàn)樗鼈兙哂懈咝屎徒档碗姶鸥蓴_ （EMI）的能力。但是，這些轉(zhuǎn)換器通常是為特定的負(fù)載條件設(shè)計(jì)的，只能在這些條件下有效運(yùn)行。負(fù)載的任何變化都可能導(dǎo)致系統(tǒng)效率大大降低。
　　工程師為E類轉(zhuǎn)換器開(kāi)發(fā)了雙頻控制，以克服此限制。通過(guò)使用兩個(gè)不同頻率調(diào)節(jié)輸出電流，無(wú)論負(fù)載條件如何，轉(zhuǎn)換器都可以保持最佳的工作點(diǎn)，從而確保最大的效率。
　　在傳統(tǒng)的切換轉(zhuǎn)換器中，電感器 通常是最關(guān)鍵的組件，因?yàn)樗鼈儗?duì)效率和EMI的影響。但是， 在雙頻E類增壓轉(zhuǎn)換器中，電感器可以保持不變。取而代之的是，使用兩個(gè)不同的開(kāi)關(guān)頻率實(shí)現(xiàn)了最佳操作點(diǎn)，從而可以更好地控制波形并減少開(kāi)關(guān)損耗?！　≡趯?shí)施雙頻E類增壓轉(zhuǎn)換器時(shí)，必須采取一些預(yù)防措施以確保正確操作。必須仔細(xì)設(shè)計(jì)該電路以最大程度地減少EMI并確保穩(wěn)定性。此外，控制電路必須在兩個(gè)頻率之間準(zhǔn)確切換以維持最佳的工作點(diǎn)，如圖1所示。

　　圖1。雙頻E類Boost轉(zhuǎn)換器的示意圖。圖像由Eetech提供
　　雙頻E類轉(zhuǎn)換器的優(yōu)點(diǎn)之一是，它允許使用相同的電感器而無(wú)需替換它們，這可能是一個(gè)重要的省略成本因素。 Tanceinstead，可以通過(guò)簡(jiǎn)單地調(diào)整與電子開(kāi)關(guān)并行連接的電容器的值來(lái)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)頻率的最佳工作點(diǎn)。
　　保持輸出電流的乘積和晶體管常數(shù)的開(kāi)關(guān)頻率以保持最大效率至關(guān)重要。在單頻增強(qiáng)和雙頻E類轉(zhuǎn)換器中，此要求都是必不可少的。但是，后者提供了包括電子開(kāi)關(guān)的優(yōu)勢(shì)，這些電子開(kāi)關(guān)交替連接并斷開(kāi)另一對(duì)電容器，從而增加了電路的電容。
　　值得注意的是，當(dāng)這些開(kāi)關(guān)設(shè)備處于傳導(dǎo)狀態(tài)時(shí)，它們?cè)试S其他電容器 與計(jì)劃中已經(jīng)存在的電容器并行連接，從而可以顯著改善電路的性能。但是，要確保輸出電流和開(kāi)關(guān)頻率的乘積保持恒定以保持最大效率是值得注意的。
　　I OUT1 W S1 = I OUT2 W S2
　　讓我們考慮一個(gè)雙頻E類轉(zhuǎn)換器的示例，其輸出電流為2安培，開(kāi)關(guān)頻率為10 kHz（i out1 = 2 a和ws1 = 10 kHz）。我們想以不同的開(kāi)關(guān)頻率為20 kHz（WS2 = 20 kHz）計(jì)算輸出電流。
　　要計(jì)算20 kHz的輸出電流，請(qǐng)使用I OUT 1 W S1 = I OUT2 W S2的公式
　　2 a x 10 kHz = i out2 x 20 kHz
　　接下來(lái)，通過(guò)將兩側(cè)除以20 kHz來(lái)簡(jiǎn)化方程：
　?。? a x 10 kHz） / 20 kHz = iout2
　　這給出以下內(nèi)容：
　　我out2 = 1 a
　　因此，在20 kHz（I OUT2 ）處的輸出電流為1安培。
　　該計(jì)算顯示了公式I OUT1 W S1   = I OUT2 W S2如何 以不同的開(kāi)關(guān)頻率計(jì)算雙頻E類轉(zhuǎn)換器的輸出電流。通過(guò)操縱方程式，工程師可以設(shè)計(jì)控制電路，以在各種負(fù)載條件下保持最佳效率和性能。
　　電路操作
　　E類E雙頻提升轉(zhuǎn)換器在兩個(gè)開(kāi)關(guān)頻率下運(yùn)行，具體取決于輸入電壓和負(fù)載條件。為了在兩個(gè)頻率上實(shí)現(xiàn)最佳性能，該電路包括兩個(gè)串聯(lián)開(kāi)關(guān)，每個(gè)開(kāi)關(guān)都標(biāo)有CINV1和CREC1的電容器。通過(guò)關(guān)閉這些開(kāi)關(guān)，CINV1和CREC1的電容分別添加到CINV2和CREC2中，從而導(dǎo)致開(kāi)關(guān)頻率較低。當(dāng)這些額外的電容斷開(kāi)連接時(shí)，電路以較高的頻率運(yùn)行。
　　必須在設(shè)計(jì)階段確定輸入和輸出電壓以及兩個(gè)最大功率。這兩個(gè)分支的電流，即Inv和Rec，可以從這些值中計(jì)算出來(lái)，并且可以相應(yīng)地選擇電感成分。但是，這個(gè)微妙的過(guò)程必須考慮涉及的兩個(gè)頻率。
　　在圖2中顯示了二極管V的陰極和陽(yáng)極之間電壓和陽(yáng)極之間的電壓波形，以及電子開(kāi)關(guān)V（d，s）（k，a）之間的電壓。應(yīng)遵循以下步驟以在兩個(gè)選擇的頻率下獲得良好的工作條件。
　　選擇輸入和輸出電壓。
　　確定兩個(gè)頻率的最大功率。
　　計(jì)算相對(duì)電流。
　　選擇電感器 ，并在兩個(gè)頻率下確定相應(yīng)的Q值?！　∮?jì)算開(kāi)關(guān)損耗并通過(guò)幾乎調(diào)整問(wèn)題值來(lái)優(yōu)化效果。

　　示波圖顯示了電路的較低頻率操作，描繪了電壓v（d，s）和v（k，a）。
　　圖2。示出了電路的較低頻率操作，描繪了電壓V（d，s）和V（k，a）。圖像由Eetech提供
　　組件首先以給定的頻率大小，然后以該頻率的兩倍。重新計(jì)算開(kāi)關(guān)損耗，并進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化。這種復(fù)雜而挑戰(zhàn)性的程序需要仔細(xì)考慮和對(duì)細(xì)節(jié)的關(guān)注，以在兩個(gè)切換頻率下實(shí)現(xiàn)最佳效率。
　　E類增壓轉(zhuǎn)換器的有效操作需要仔細(xì)考慮電路中的寄生電阻成分，尤其是那些具有電容器 和電感器等反應(yīng)性成分的串聯(lián)組件。這些電阻可能隨頻率而變化，并且在較高頻率下特別相關(guān)。盡管電容電抗極少，但由于其質(zhì)量較低（Q），電感電抗可能會(huì)達(dá)到顯著的值。
　　必須組合兩個(gè)等效設(shè)計(jì)，以使E類增壓轉(zhuǎn)換器以兩個(gè)頻率運(yùn)行。當(dāng)關(guān)閉CINV1和CREC1串聯(lián)的電子開(kāi)關(guān)時(shí)，電路以較低的頻率運(yùn)行，而打開(kāi)這些開(kāi)關(guān)則可以以較高的頻率運(yùn)行?！　≡谶@些頻率下，寄生抗性是不可避免的。它們可能會(huì)在設(shè)備傳導(dǎo)轉(zhuǎn)啟動(dòng)過(guò)程中在V（d，s）電壓振蕩器中引起一個(gè)小步驟，從而導(dǎo)致開(kāi)關(guān)功率耗散略有增加。不能消除此步驟，但可以忽略不計(jì)，并且不會(huì)顯著影響轉(zhuǎn)換器的性能。下面說(shuō)明了圖3 。

　　圖3。在晶體管切換過(guò)程中可以看到V（d，s）信號(hào)中的一個(gè)小但顯著的步驟。圖像由Eetech提供　　圖4顯示了示波器圖，以顯示電子開(kāi)關(guān)的激活脈沖以及在兩個(gè)半導(dǎo)體組件的末端以基本頻率和雙頻率的信號(hào)。第二種操作模式采用了載荷上的頻率的兩倍和一半的電流，從而實(shí)現(xiàn)了這種高頻通常無(wú)法產(chǎn)生的常規(guī)解決方案。

　　圖4。在兩個(gè)不同的操作頻率處描繪信號(hào)的圖形。圖像由Eetech提供
　　共鳴增壓轉(zhuǎn)換器的要點(diǎn)
　　這項(xiàng)研究中采用的雙頻方法可以顯著提高轉(zhuǎn)化效率，這證明了至少增加了6％至7％的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。徹底的分析和設(shè)計(jì)確保電路按預(yù)期執(zhí)行，從而實(shí)現(xiàn)其目標(biāo)。
　　為了評(píng)估系統(tǒng)的效率，至關(guān)重要的是要比較MOSFET和二極管末端的電壓波形并分析流過(guò)LINV和LREC電感器的電流。
　　DC/DC類的轉(zhuǎn)換器復(fù)雜且精致，但在驅(qū)動(dòng)不同性質(zhì)和阻抗的負(fù)載方面具有顯著優(yōu)勢(shì)。通過(guò)廣泛的電路修改和復(fù)雜的布置，還可以針對(duì)三種類型的負(fù)載實(shí)現(xiàn)DC/DC轉(zhuǎn)換器，從而導(dǎo)致系統(tǒng)復(fù)雜性的指數(shù)增加。