固定頻率諧振式DC/DC變換器

電源適配器在PWM變換器和諧振式變換器基礎(chǔ)上發(fā)展起來的移相調(diào)制式變換器( PSPWM)具有PWM變換器的頻率固定?導(dǎo)通損耗低以及諧振式變換器的功率開關(guān)器件開關(guān)損耗低等優(yōu)點(diǎn)因而有很大的應(yīng)用價值?單一諧振元件(一個 串聯(lián)電感)的 PSPWM變換器的輸出二極管上的電壓應(yīng)力大,輸出噪聲較大;四元件(串聯(lián)調(diào)4%本+c2本Ac諧?并聯(lián)失諧拓?fù)湫问?的 PSPWM變換器在低電壓輸入?低電壓大電流輸出時具有很高的效?v率,因為在高壓輸入時串聯(lián)諧振電容器承受的=c=vD本“電壓應(yīng)力較大;三元件(一個串聯(lián)電感?并聯(lián)調(diào)諧)的 PSPWM變換器比較適合高電壓輸入?大eTC Et功率和極低紋波輸出的系統(tǒng) 圖4-43為三元件的并聯(lián)調(diào)諧變換器主電路圖?本變換器采用移相調(diào)制控制方式,在逆變器的輸出端產(chǎn)生一高頻準(zhǔn)方波波形?串聯(lián)電感圖443并聯(lián)調(diào)諧DC/DC諧振變換器Ls的作用為:對高頻準(zhǔn)方波中的諧波分量形成高阻抗;在零電壓區(qū)間抑制并聯(lián)電容器Cp向全橋逆變器放電;與緩沖電容器C1~C4一起確保 MOSFET零電壓開關(guān)?并聯(lián)支路(L?C)為變壓器提供準(zhǔn)正弦的穩(wěn)定電壓源并將環(huán)流限制在并聯(lián)支路內(nèi)高頻準(zhǔn)方波電壓波形加在串?并聯(lián)支路的兩端,流過串聯(lián)電感的是相位滯后?邊緣呈近似指數(shù)上升/下降的諧波電流波形,而并聯(lián)支路和變壓器兩端是近似正弦的電壓波形?變壓器次級的二極管將準(zhǔn)正弦電壓整流,經(jīng)輸出濾波器(L??C?)濾波后得到紋波極小的直流電壓輸出只需控制逆變器的相移角,無論輸入電壓和輸出負(fù)載如何變化,輸出電壓都可維持在所需的電平上

圖4-43所示的變換器在一個穩(wěn)態(tài)周期內(nèi)有8個不同的區(qū)間,由于波形半周期對稱,因此以下僅介紹變換器負(fù)半周內(nèi)的四個區(qū)間的工作情況?

區(qū)間1:此區(qū)間內(nèi),開關(guān)V1?V2導(dǎo)通,并流過正向諧振電流ls?V1?V2的同時導(dǎo)通使逆變器的輸出電壓Us出現(xiàn)零電壓區(qū)間?為了調(diào)節(jié)或改變輸出直流電壓,必須有一段零電壓區(qū)間  以控制由輸入端流到輸出端的功率大小?

區(qū)間2:此區(qū)間一開始,選通信號Un就不加到開關(guān)V1的柵極,V1關(guān)斷,緩沖電容C1開  始充電?同時,由于諧振電流Is為正向,開關(guān)V4上的緩沖電容C4開始向諧振電路放電,一旦  C4兩端電壓降至零時,正向諧振電流迫使開關(guān)V4兩端的反并聯(lián)二極管VD4導(dǎo)通?二極管  VD4和開關(guān)V2的同時導(dǎo)通使逆變器輸出端出現(xiàn)負(fù)電壓Us?由于儲存在緩沖電容中的能量  是向諧振電路釋放的,緩沖電容C1大一些可使開關(guān)V1上的電壓緩慢上升,這就確保了開關(guān)  的關(guān)斷損耗近似為零?

區(qū)間3:此區(qū)間一開始,選通信號U加到開關(guān)V4的柵極,諧振電流Is由反并聯(lián)二極管VD4流向開關(guān)V4?由于二極管VD4的導(dǎo)通先于開關(guān)V4,因此開關(guān)V4是在零電壓下導(dǎo)通的?這就確保開關(guān)的零開通損耗?在此區(qū)間,開關(guān)V2和V4導(dǎo)通,逆變器輸出端出現(xiàn)負(fù)電壓Us,功率從輸入直流電源適配器流向諧振電路?

點(diǎn)區(qū)間4:本區(qū)間一開始,開關(guān)V2的柵極電壓為零,v2關(guān)斷,緩沖電容C2開始充電,同時由于諧振電流Is為反向,開關(guān)V3上的緩沖電容C3開始向諧振電路放電,一旦緩沖電容C3兩端的電壓降至零,反向諧振電容就追使二極管VD3導(dǎo)通?開關(guān)V4和反并聯(lián)二極管VD3的同時導(dǎo)通使逆變器輸出電壓U,出現(xiàn)零電壓區(qū)間?開關(guān)V2上的緩沖電容C2大一些可使開關(guān)V2上的電壓緩慢上升,從而消除開關(guān)V2的關(guān)斷損耗。

  由于開關(guān)總是在近似為零的電壓下導(dǎo)通?關(guān)斷,減小了開關(guān)損耗?而緩沖電容總是向諧振電路放電,沒有緩沖損耗?可見本變換器基于諧振電流的延遲特性,實現(xiàn)了無損耗開關(guān),同時諧振電路又向負(fù)載提供所需的輸出電流l_p.

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