【正文】 FB PWM軟開(kāi)關(guān)變換器 ? 將 Boost變換器中的開(kāi)關(guān)用準(zhǔn)諧振零電壓開(kāi)關(guān)代替就構(gòu)成了 Boost型零電壓開(kāi)關(guān)準(zhǔn)諧振變換器 (ZVS－ QRC)， 其簡(jiǎn)化電路如下圖所示 。 ui00ptttonui00ptttof f概述 功率電路的開(kāi)關(guān)過(guò)程 軟開(kāi)關(guān)的特征及分類(lèi) 準(zhǔn)諧振軟開(kāi)關(guān)變換器 零電壓開(kāi)關(guān)準(zhǔn)諧振變換器 零電流開(kāi)關(guān)準(zhǔn)諧振變換器 PWM軟開(kāi)關(guān)變換器 零開(kāi)關(guān) PWM變換器 零轉(zhuǎn)換 PWM變換器 FB PWM軟開(kāi)關(guān)變換器 軟開(kāi)關(guān)的特征及分類(lèi) ? 軟開(kāi)關(guān)： ? 具有 如下圖所示的 開(kāi)關(guān)過(guò)程的開(kāi)關(guān)稱(chēng)為軟開(kāi)關(guān) 。 概述 功率電路的開(kāi)關(guān)過(guò)程 軟開(kāi)關(guān)的特征及分類(lèi) 準(zhǔn)諧振軟開(kāi)關(guān)變換器 零電壓開(kāi)關(guān)準(zhǔn)諧振變換器 零電流開(kāi)關(guān)準(zhǔn)諧振變換器 PWM軟開(kāi)關(guān)變換器 零開(kāi)關(guān) PWM變換器 零轉(zhuǎn)換 PWM變換器 FB PWM軟開(kāi)關(guān)變換器 iu00ptttoniu0ptt0to ff 功率電路的開(kāi)關(guān)過(guò)程 ? 假設(shè)導(dǎo)通后流入功率管電流為 IC， 關(guān)斷后功率管承受的電壓為 UC， 導(dǎo)通時(shí)管壓降忽略不計(jì) ，則導(dǎo)通過(guò)程功率管得電流 、 電壓瞬時(shí)值 i、 u。 概 述 概述 功率電路的開(kāi)關(guān)過(guò)程 軟開(kāi)關(guān)的特征及分類(lèi) 準(zhǔn)諧振軟開(kāi)關(guān)變換器 零電壓開(kāi)關(guān)準(zhǔn)諧振變換器 零電流開(kāi)關(guān)準(zhǔn)諧振變換器 PWM軟開(kāi)關(guān)變換器 零開(kāi)關(guān) PWM變換器 零轉(zhuǎn)換 PWM變換器 FB PWM軟開(kāi)關(guān)變換器 ? 硬開(kāi)關(guān)： ? 開(kāi)關(guān)的開(kāi)通和關(guān)斷過(guò)程伴隨著電壓和電流的劇烈變化 。 ? 進(jìn)一步提高開(kāi)關(guān)頻率。電 力 電 子 技 術(shù) Power Electronic Technology 杜少武 概述 軟開(kāi)關(guān)的基本概念 軟開(kāi)關(guān)電路的分類(lèi) 典型的軟開(kāi)關(guān)電路 第七講 軟開(kāi)關(guān)技術(shù) ? 電力電子裝置高頻化 ? 濾波器 、 變壓器體積和重量減小 ， 電力電子裝置小型化 、 輕量化 。 概 述 概述 功率電路的開(kāi)關(guān)過(guò)程 軟開(kāi)關(guān)的特征及分類(lèi) 準(zhǔn)諧振軟開(kāi)關(guān)變換器 零電壓開(kāi)關(guān)準(zhǔn)諧振變換器 零電流開(kāi)關(guān)準(zhǔn)諧振變換器 PWM軟開(kāi)關(guān)變換器 零開(kāi)關(guān) PWM變換器 零轉(zhuǎn)換 PWM變換器 FB PWM軟開(kāi)關(guān)變換器 ? 軟開(kāi)關(guān)過(guò)程 是通過(guò)電感 L和電容 C的諧振 ， 使開(kāi)關(guān)器件中的電流 （ 或兩端的電壓 ） 按正弦或準(zhǔn)正弦規(guī)律變化 ， 當(dāng)電流過(guò)零時(shí) ， 使器件關(guān)斷 ， 或者當(dāng)電壓下降到零時(shí) ， 使器件導(dǎo)通 。 ? 產(chǎn)生較大的開(kāi)關(guān)損耗和開(kāi)關(guān)噪聲 。 ? 開(kāi)通損耗為： CCon0onCCon0on 6)(][1 onon IfUtdtttUUttIfi udtTPt Ct ????? ??ttIionC?ttUUuonCC ??? 開(kāi)通過(guò)程： 概述 功率電路的開(kāi)關(guān)過(guò)程 軟開(kāi)關(guān)的特征及分類(lèi) 準(zhǔn)諧振軟開(kāi)關(guān)變換器 零電壓開(kāi)關(guān)準(zhǔn)諧振變換器 零電流開(kāi)關(guān)準(zhǔn)諧振變換器 PWM軟開(kāi)關(guān)變換器 零開(kāi)關(guān) PWM變換器 零轉(zhuǎn)換 PWM變換器 FB PWM軟開(kāi)關(guān)變換器 iu0 tton 功率電路的開(kāi)關(guān)過(guò)程 ? 假設(shè)導(dǎo)通后流入功率管電流為 IC， 關(guān)斷后功率管承受的電壓為 UC， 導(dǎo)通時(shí)管壓降忽略不計(jì) ，則關(guān)斷過(guò)程功率管得電流 、 電壓瞬時(shí)值 i、 u。 ui00ptttonui00ptttof f? 使開(kāi)關(guān)開(kāi)通前兩端電壓為零 ， 這種開(kāi)通方式稱(chēng)為零電壓開(kāi)通 ， 簡(jiǎn)稱(chēng)零電壓開(kāi)關(guān) ? 使開(kāi)關(guān)關(guān)斷前流過(guò)其電流為零 ， 這種關(guān)斷方式稱(chēng)為零電流關(guān)斷 ， 簡(jiǎn)稱(chēng)零電流開(kāi)關(guān) 。 零電壓開(kāi)關(guān)準(zhǔn)諧振變換器 U iSVDLC RU iC rSVD SL rVDLC R概述 功率電路的開(kāi)關(guān)過(guò)程 軟開(kāi)關(guān)的特征及分類(lèi) 準(zhǔn)諧振軟開(kāi)關(guān)變換器 零電壓開(kāi)關(guān)準(zhǔn)諧振變換器 零電流開(kāi)關(guān)準(zhǔn)諧振變換器 PWM軟開(kāi)關(guān)變換器 零開(kāi)關(guān) PWM變換器 零轉(zhuǎn)換 PWM變換器 FB PWM軟開(kāi)關(guān)變換器 ? 工作過(guò)程分析 零電壓開(kāi)關(guān)準(zhǔn)諧振變換器 ? t0之前：開(kāi)關(guān) S為通態(tài) ， 二極管 VD為斷態(tài) ，uCr=0， iLr=IL St00000uCriSiLrUiuVDt0t5t4t3t2t1t6ttttU iC rSVD SL r LC R概述 功率電路的開(kāi)關(guān)過(guò)程 軟開(kāi)關(guān)的特征及分類(lèi) 準(zhǔn)諧振軟開(kāi)關(guān)變換器 零電壓開(kāi)關(guān)準(zhǔn)諧振變換器 零電流開(kāi)關(guān)準(zhǔn)諧振變換器 PWM軟開(kāi)關(guān)變換器 零開(kāi)關(guān) PWM變換器 零轉(zhuǎn)換 PWM變換器 FB PWM軟開(kāi)關(guān)變換器 ? 工作過(guò)程分析 零電壓開(kāi)關(guān)準(zhǔn)諧振變換器 St00000uCriSiLrUiuVDt0t5t4t3t2t1t6tttt? t0~t1時(shí)段： t0時(shí)刻 S關(guān)斷 ， S關(guān)斷后 ， VD尚未導(dǎo)通 。 St00000uCriSiLrUiuVDt0t5t4t3t2t1t6tttt2 3時(shí)段： t2時(shí)刻后 ， Cr向 Lr放電 ， 直到 t3時(shí)刻 ， uCr=Ui， iLr達(dá)到反向諧振峰值 。 UiSVDSLrVDLC R概述 功率電路的開(kāi)關(guān)過(guò)程 軟開(kāi)關(guān)的特征及分類(lèi) 準(zhǔn)諧振軟開(kāi)關(guān)變換器 零電壓開(kāi)關(guān)準(zhǔn)諧振變換器 零電流開(kāi)關(guān)準(zhǔn)諧振變換器 PWM軟開(kāi)關(guān)變換器 零開(kāi)關(guān) PWM變換器 零轉(zhuǎn)換 PWM變換器 FB PWM軟開(kāi)關(guān)變換器 ? 諧振過(guò)程定量分析 零電壓開(kāi)關(guān)準(zhǔn)諧振變換器 ? 諧振過(guò)程 ],[,1,)(s i n)( 41rrri1rrrr tttCLUttICLtuLC ????? ??? uCr的諧振峰值 （ 即開(kāi)關(guān) S承受的峰值電壓 ） irrp UICLUL ??? 零電壓開(kāi)關(guān)準(zhǔn)諧振電路實(shí)現(xiàn)軟開(kāi)關(guān)的條件： irr UICLL ?? 缺點(diǎn)： 諧振電壓峰值將高于輸入電壓 Ui的 2倍 ，增加了對(duì)開(kāi)關(guān)器件耐壓的要求 。 iLr對(duì) Cr充電 ， t1時(shí)刻 ， uCr=Ui。 諧振階段 ， 3 4時(shí)段： t3時(shí)刻 ， iLr達(dá)到反向諧振峰值 ， 開(kāi)始衰減 ， uCr繼續(xù)下降 ， t4時(shí)刻 ，uCr=0， VTS的反并聯(lián)二極管 VDS導(dǎo)通 ， uCr被箝位于零 。 概述 功率電路的開(kāi)關(guān)過(guò)程 軟開(kāi)關(guān)的特征及分類(lèi) 準(zhǔn)諧振軟開(kāi)關(guān)變換器 零電壓開(kāi)關(guān)準(zhǔn)諧振變換器 零電流開(kāi)關(guān)準(zhǔn)諧振變換器 PWM軟開(kāi)關(guān)變換器 零開(kāi)關(guān) PWM變換器 零轉(zhuǎn)換 PWM變換器 FB PWM軟開(kāi)關(guān)變換器 ? 電路構(gòu)成 零電流開(kāi)關(guān)準(zhǔn)諧振變換器 ? 將 Buck變換器中開(kāi)關(guān)用準(zhǔn)諧振零電流開(kāi)關(guān)代替就構(gòu)成了 Buck型零電流開(kāi)關(guān)準(zhǔn)諧振變換器 。 ? PWM軟開(kāi)關(guān)變換器主要分為 零開(kāi)關(guān) PWM變換器 、 零轉(zhuǎn)換 PWM變換器 和 移相全橋軟開(kāi)關(guān)PWM變換器 概述 功率電路的開(kāi)關(guān)過(guò)程 軟開(kāi)關(guān)的特征及分類(lèi) 準(zhǔn)諧振軟開(kāi)關(guān)變換器 零電壓開(kāi)關(guān)準(zhǔn)諧振變換器 零電流開(kāi)關(guān)準(zhǔn)諧振變換器 PWM軟開(kāi)關(guān)變換器 零開(kāi)關(guān) PWM變換器 零轉(zhuǎn)換 PWM變換器 FB PWM軟開(kāi)關(guān)變換器 零開(kāi)關(guān) PWM變換器 ? 電路構(gòu)成 ? Buck型零電壓準(zhǔn)諧振變換器 ， 開(kāi)關(guān)管 VT一關(guān)斷 ， Lr與 Cr就開(kāi)始諧振 ， 諧振結(jié)果使 Cr兩端的電壓為零 ， 并通過(guò) VDS續(xù)流使 VTS（ Cr） 兩端電壓箝位成零 ， 這時(shí)開(kāi)通 VTS， 則 VTS零電壓開(kāi)通 。 在諧振電容上串接一個(gè)可控開(kāi)關(guān)則構(gòu)成如下圖所示的零電壓開(kāi)關(guān) PWM變換器 。 0000uSuS1uCriLrt0t6t5t4t3t2t1t7t8tttt概述 功率電路的開(kāi)關(guān)過(guò)程 軟開(kāi)關(guān)的特征及分類(lèi) 準(zhǔn)諧振軟開(kāi)關(guān)變換器 零電壓開(kāi)關(guān)準(zhǔn)諧振變換器 零電流開(kāi)關(guān)準(zhǔn)諧振變換器 PWM軟開(kāi)關(guān)變換器 零開(kāi)關(guān) PWM變換器 零轉(zhuǎn)換 PWM變換器 FB PWM軟開(kāi)關(guān)變換器 零開(kāi)關(guān) PWM變換器 ? 第 3階段： t2~t3， 負(fù)載電流續(xù)流階段 t2時(shí)刻 ，iLr下降到零 ， uCr達(dá)到峰值 ， 隨后 iLr維持零電流 ， uCr維持峰值電壓 ， 直到 t3時(shí)刻 VTS1導(dǎo)通 ，第 3階段結(jié)束 。 0000uSuS1uCriLrt0t6t5t4t3t2t1t7t8ttttVT SVD SVT S1VDC rL rU iLC R概述 功率電路的開(kāi)關(guān)過(guò)程 軟開(kāi)關(guān)的特征及分類(lèi) 準(zhǔn)諧振軟開(kāi)關(guān)變換器 零電壓開(kāi)關(guān)準(zhǔn)諧振變換器 零電流開(kāi)關(guān)準(zhǔn)諧振變換器 PWM軟開(kāi)關(guān)變換器 零開(kāi)關(guān) PWM變換器 零轉(zhuǎn)換 PWM變換器 FB PWM軟開(kāi)關(guān)變換器 零開(kāi)關(guān) PWM變換器 0000uSuS1uCriLrt0t6t5t4t3t2t1t7t8ttttVT SVD SVT S1VDC rL rU iLC R? 第 7階段： t7~t8，能量傳遞階段 該階段完成能量從輸入到輸出的傳遞任務(wù)，直到 t8時(shí)刻 VTS關(guān)斷，進(jìn)入下一個(gè)工作周期。 ? 為了克服這些缺陷 ， 引入 零轉(zhuǎn)換 PWM變換器(Zero Transition PWM Converter)的概念 。 概述 功率電路的開(kāi)關(guān)過(guò)程 軟開(kāi)關(guān)的特征及分類(lèi) 準(zhǔn)諧振軟開(kāi)關(guān)變換器 零電壓開(kāi)關(guān)準(zhǔn)諧振變換器 零電流開(kāi)關(guān)準(zhǔn)諧振變換器 PWM軟開(kāi)關(guān)變換器 零開(kāi)關(guān) PWM變換器 零轉(zhuǎn)換 PWM變換器 FB PWM軟開(kāi)關(guān)變換器 零轉(zhuǎn)換 PWM變換器 ? Boost型零電壓轉(zhuǎn)換 PWM變換器 工作過(guò)程分析 ? Boost型零電壓轉(zhuǎn)換 PWM變換器如下圖所示 。 uVT suCr00000iVTsiLruVDiVDiVDUoIit0t10t9t8t7t6t5t4t3t2t1tttttttuVT s1IiL rCr RCVD 1VDLVT S1VT SVD SU i概述 功率電路的開(kāi)關(guān)過(guò)程 軟開(kāi)關(guān)的特征及分類(lèi) 準(zhǔn)諧振軟開(kāi)關(guān)變換器 零電壓開(kāi)關(guān)準(zhǔn)諧振變換器 零電流開(kāi)關(guān)準(zhǔn)諧振變換器 PWM軟開(kāi)關(guān)變換器 零開(kāi)關(guān) PWM變換器 零轉(zhuǎn)換 PWM變換器 FB PWM軟開(kāi)關(guān)變換器 零轉(zhuǎn)換 PWM變換器 ? 第 2階段： t1 ~ t2： t1時(shí)刻 ， iLr達(dá)到 Ii， VD中的電流下降到零 ， VD關(guān)斷 ， Lr、 Cr開(kāi)始諧振 ，Cr中的能量開(kāi)始向 Lr轉(zhuǎn)移 ， iLr繼續(xù)增大 ， uCr開(kāi)始下降 ， t2時(shí)刻 ， iLr達(dá)到峰值 ， uCr下降到零 ，第