零電流軟開關技術
零電流軟開關技術
(ZCS)準諧振(QR)開關電源強迫流過功率開關的電流成為正弦波。功率開關當流過她的電流過零時動作。為理解ZCS QR開關電源的工作原理,以最基本的電路拓撲進行分析—如圖所示的Z零電流軟開關技術 CS QR Buck變換器及其波形。
可以看到,輸出端有一個熟悉的低通濾波器(LC) , Buck和所有正激式變換器都有這個特點。如圖所示的結構稱為并聯諧振,因為負載阻抗(作為阻尼的LC濾波器)是與諧振電容并聯的。在諧振頻率,LC濾波器的輸入表現為高阻抗。否則就會降低諧振回路的Q值,并影響其諧振條件。零電流軟開關技術
ZCS QR Buck變換器的運行可分為四個階段:階段1 是它的靜止或初始狀態,此時諧振回路元件還“未充電”,功率開關斷開,續流二極管通過電感流過負載電流,就如零電流軟開關技術
Buck變換器一樣。階段2 始于功率開關導通,這時開關上的電壓發生跳變,由于續流二極管仍處于導通狀態,諧振電容被短路,這樣功率開關僅與諧振電感串聯。由于流過諧振電感的電流不能突變,開關電流從零開始以+Vin/Lr的斜率線性上升,直到流過開關和諧振電感的電流超過續流二極管導通的負載電流,然后,續流二極管以零電流關斷,此時由功率開關供給負載電流。
階段3 諧振電容不再被箝位,此時諧振電感的電流以正弦波形態達到峰值,并開始下降直到為零。然后,諧振電感電流反向流過功率開關上的反并聯二極管,功率開關可在反向期間的任何時刻關斷而沒有開關損耗,因為此時電流都流過反并聯二極管。多余的電感能量返回到輸入濾波電容。在階段3}諧振電容的電壓也呈現正弦波,但滯后電流波形90度,因此當電感電流過零時,諧振電容電壓達到峰值,并開始下降。
階段4 通過Buck濾波電感Lo和負載的作用,諧振電容上的電壓線性下降,使諧振電容剩余的能量釋放到LC濾波器。當電壓下降到零時,諧振回路又回到初始狀態,并等待功率開關的下一個導通周期。
可以看到,功率開關是零電流開通和關斷的。續流二極管也是以軟開關方式工作的,因為在開通時,續流二極管電流逐步轉移到功率開關,而關斷時,電壓線性下降(零電壓關斷)。結果使功率半導體器件包括續流二極管都沒有開關損耗。
功率開關的“開通”周期必須設成諧振回路的諧振周期。通過改變功率開關的關斷時間,功率被傳送到負載。所以ZCS準諧振變換器需要有固定的導通時間、可變的關斷時間的控制方式。這便是我們所熟悉的零電流軟開關技術
定寬調頻控制(FM: Frequency Modulation)。本文由大連大電科技有限公司m.performancemanagementedge.com編輯整理,如有轉載請注明出處。
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