【正文】 開關(guān)變換器 。 諧振階段 ， 2 3時段： uCr向 Lr和 L放電 ， 降低 ， 到零后反向 ， 直到 t3時刻 uCr=Ui。 由于這一時段 S兩端電壓為零 ， 在這一時段使開關(guān) S開通 ，不產(chǎn)生開通損耗 。 ? 為最早出現(xiàn)的軟開關(guān)電路 ? 特點 ： – 諧振電壓峰值很高 ， 要求器件耐壓必須提高； – 諧振電流有效值很大 ， 電路中存在大量無功功率的交換 ， 電路導(dǎo)通損耗加大； – 諧振周期隨輸入電壓 、 負載變化而改變 ， 因此 電 路 只 能 采 用 脈 沖 頻 率 調(diào) 制 （ Pulse Frequency Modulation—PFM） 方式來控制 準諧振軟開關(guān)變換器 概述 功率電路的開關(guān)過程 軟開關(guān)的特征及分類 準諧振軟開關(guān)變換器 零電壓開關(guān)準諧振變換器 零電流開關(guān)準諧振變換器 PWM軟開關(guān)變換器 零開關(guān) PWM變換器 零轉(zhuǎn)換 PWM變換器 FB PWM軟開關(guān)變換器 ? 準諧振電路的基本開關(guān)單元 準諧振軟開關(guān)變換器 零電壓準諧振開關(guān) 零電流準諧振開關(guān) LL rC rVDSLL rC r VDS零電壓多諧振開關(guān) LL rC r2 VDSC r1概述 功率電路的開關(guān)過程 軟開關(guān)的特征及分類 準諧振軟開關(guān)變換器 零電壓開關(guān)準諧振變換器 零電流開關(guān)準諧振變換器 PWM軟開關(guān)變換器 零開關(guān) PWM變換器 零轉(zhuǎn)換 PWM變換器 FB PWM軟開關(guān)變換器 ? 將 Boost變換器中的開關(guān)用準諧振零電壓開關(guān)代替就構(gòu)成了 Boost型零電壓開關(guān)準諧振變換器 (ZVS－ QRC)， 其簡化電路如下圖所示 。 概述 功率電路的開關(guān)過程 軟開關(guān)的特征及分類 準諧振軟開關(guān)變換器 零電壓開關(guān)準諧振變換器 零電流開關(guān)準諧振變換器 PWM軟開關(guān)變換器 零開關(guān) PWM變換器 零轉(zhuǎn)換 PWM變換器 FB PWM軟開關(guān)變換器 iu00ptttoniu0ptt0to ff 功率電路的開關(guān)過程 ? 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)通時管壓降忽略不計 ，則導(dǎo)通過程功率管得電流 、 電壓瞬時值 i、 u。 ? 進一步提高開關(guān)頻率。 概 述 概述 功率電路的開關(guān)過程 軟開關(guān)的特征及分類 準諧振軟開關(guān)變換器 零電壓開關(guān)準諧振變換器 零電流開關(guān)準諧振變換器 PWM軟開關(guān)變換器 零開關(guān) PWM變換器 零轉(zhuǎn)換 PWM變換器 FB PWM軟開關(guān)變換器 ? 軟開關(guān)過程 是通過電感 L和電容 C的諧振 ， 使開關(guān)器件中的電流 （ 或兩端的電壓 ） 按正弦或準正弦規(guī)律變化 ， 當(dāng)電流過零時 ， 使器件關(guān)斷 ， 或者當(dāng)電壓下降到零時 ， 使器件導(dǎo)通 。 ? 開通損耗為： CCon0onCCon0on 6)(][1 onon IfUtdtttUUttIfi udtTPt Ct ????? ??ttIionC?ttUUuonCC ??? 開通過程： 概述 功率電路的開關(guān)過程 軟開關(guān)的特征及分類 準諧振軟開關(guān)變換器 零電壓開關(guān)準諧振變換器 零電流開關(guān)準諧振變換器 PWM軟開關(guān)變換器 零開關(guān) PWM變換器 零轉(zhuǎn)換 PWM變換器 FB PWM軟開關(guān)變換器 iu0 tton 功率電路的開關(guān)過程 ? 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)通時管壓降忽略不計 ，則關(guān)斷過程功率管得電流 、 電壓瞬時值 i、 u。 零電壓開關(guān)準諧振變換器 U iSVDLC RU iC rSVD SL rVDLC R概述 功率電路的開關(guān)過程 軟開關(guān)的特征及分類 準諧振軟開關(guān)變換器 零電壓開關(guān)準諧振變換器 零電流開關(guān)準諧振變換器 PWM軟開關(guān)變換器 零開關(guān) PWM變換器 零轉(zhuǎn)換 PWM變換器 FB PWM軟開關(guān)變換器 ? 工作過程分析 零電壓開關(guān)準諧振變換器 ? t0之前：開關(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 功率電路的開關(guān)過程 軟開關(guān)的特征及分類 準諧振軟開關(guān)變換器 零電壓開關(guān)準諧振變換器 零電流開關(guān)準諧振變換器 PWM軟開關(guān)變換器 零開關(guān) PWM變換器 零轉(zhuǎn)換 PWM變換器 FB PWM軟開關(guān)變換器 ? 工作過程分析 零電壓開關(guān)準諧振變換器 St00000uCriSiLrUiuVDt0t5t4t3t2t1t6tttt? t0~t1時段： t0時刻 S關(guān)斷 ， S關(guān)斷后 ， VD尚未導(dǎo)通 。 UiSVDSLrVDLC R概述 功率電路的開關(guān)過程 軟開關(guān)的特征及分類 準諧振軟開關(guān)變換器 零電壓開關(guān)準諧振變換器 零電流開關(guān)準諧振變換器 PWM軟開關(guān)變換器 零開關(guān) PWM變換器 零轉(zhuǎn)換 PWM變換器 FB PWM軟開關(guān)變換器 ? 諧振過程定量分析 零電壓開關(guān)準諧振變換器 ? 諧振過程 ],[,1,)(s i n)( 41rrri1rrrr tttCLUttICLtuLC ????? ??? uCr的諧振峰值 （ 即開關(guān) S承受的峰值電壓 ） irrp UICLUL ??? 零電壓開關(guān)準諧振電路實現(xiàn)軟開關(guān)的條件： irr UICLL ?? 缺點： 諧振電壓峰值將高于輸入電壓 Ui的 2倍 ，增加了對開關(guān)器件耐壓的要求 。 諧振階段 ， 3 4時段： t3時刻 ， iLr達到反向諧振峰值 ， 開始衰減 ， uCr繼續(xù)下降 ， t4時刻 ，uCr=0， VTS的反并聯(lián)二極管 VDS導(dǎo)通 ， uCr被箝位于零 。 ? PWM軟開關(guān)變換器主要分為 零開關(guān) PWM變換器 、 零轉(zhuǎn)換 PWM變換器 和 移相全橋軟開關(guān)PWM變換器 概述 功率電路的開關(guān)過程 軟開關(guān)的特征及分類 準諧振軟開關(guān)變換器 零電壓開關(guān)準諧振變換器 零電流開關(guān)準諧振變換器 PWM軟開關(guān)變換器 零開關(guān) PWM變換器 零轉(zhuǎn)換 PWM變換器 FB PWM軟開關(guān)變換器 零開關(guān) PWM變換器 ? 電路構(gòu)成 ? Buck型零電壓準諧振變換器 ， 開關(guān)管 VT一關(guān)斷 ， Lr與 Cr就開始諧振 ， 諧振結(jié)果使 Cr兩端的電壓為零 ， 并通過 VDS續(xù)流使 VTS（ Cr） 兩端電壓箝位成零 ， 這時開通 VTS， 則 VTS零電壓開通 。 0000uSuS1uCriLrt0t6t5t4t3t2t1t7t8tttt概述 功率電路的開關(guān)過程 軟開關(guān)的特征及分類 準諧振軟開關(guān)變換器 零電壓開關(guān)準諧振變換器 零電流開關(guān)準諧振變換器 PWM軟開關(guān)變換器 零開關(guān) PWM變換器 零轉(zhuǎn)換 PWM變換器 FB PWM軟開關(guān)變換器 零開關(guān) PWM變換器 ? 第 3階段： t2~t3， 負載電流續(xù)流階段 t2時刻 ，iLr下降到零 ， uCr達到峰值 ， 隨后 iLr維持零電流 ， uCr維持峰值電壓 ， 直到 t3時刻 VTS1導(dǎo)通 ，第 3階段結(jié)束 。 ? 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 。 uVT suCr00000iVTsiLruVDiVDiVDUoIit0t10t9t8t7t6t5t4t3t2t1tttttttuVT s1IiL rCr RCVD 1VDLVT S1VT SVD SU i概述 功率電路的開關(guān)過程 軟開關(guān)的特征及分類 準諧振軟開關(guān)變換器 零電壓開關(guān)準諧振變換器 零電流開關(guān)準諧振變換器 PWM軟開關(guān)變換器 零開關(guān) PWM變換器 零轉(zhuǎn)換 PWM變換器 FB PWM軟開關(guān)變換器 零轉(zhuǎn)換 PWM變換器 ? 第 2階段： t1 ~ t2： t1時刻 ， iLr達到 Ii， VD中的電流下降到零 ， VD關(guān)斷 ， Lr、 Cr開始諧振 ，Cr中的能量開始向 Lr轉(zhuǎn)移 ， iLr繼續(xù)增大 ， uCr開始下降 ， t2時刻 ， iLr達到峰值 ， uCr下降到零 ，第 2階段結(jié)束 。 uVT suCr00000iVTsiLruVDiVDiVDUoIit0t10t9t8t7t6t5t4t3t2t1tttttttuVT s1IiL rCrRCVD 1VDLVT S1VT SVD SU i概述 功率電路的開關(guān)過程 軟開關(guān)的特征及分類 準諧振軟開關(guān)變換器 零電壓開關(guān)準諧振變換器 零電流開關(guān)準諧振變換器 PWM軟開關(guān)變換器 零開關(guān) PWM變換器 零轉(zhuǎn)換 PWM變換器 FB PWM軟開關(guān)變換器 零轉(zhuǎn)換 PWM變換器 ? 第 8階段： t7~t8： t7時刻 ， VD導(dǎo)通 ， uCr電壓被箝在 Uo， 直到 t8時刻 ， VTS1導(dǎo)通 ， 進入下一個工作周期 。 概述 功率電路的開關(guān)過程 軟開關(guān)的特征及分類 準諧振軟開關(guān)變換器 零電壓開關(guān)準諧振變換器 零電流開關(guān)準諧振變換器 PWM軟開關(guān)變換器 零開關(guān) PWM變換器 零轉(zhuǎn)換 PWM變換器 FB PWM軟開關(guān)變換器 FB PWM軟開關(guān)變換器 ? FB PWM軟開關(guān)變換器的工作原理 VT1VT2VT1VT4VT3VT4uABiPuCDt0t9t8t7t6t5t4t3t2t1t10t16t15t14t13t12t11ttttt00000*U iVT 1 VD1VD 4VD 3VD 2VT 2 VT 4VT 3BATC 2C 4C 3C 1L r**+VD6VD 5DCCLR L? 第 2階段： t1~t3階段 ， 續(xù)流階段 ? t1時刻 ， VD2導(dǎo)通 ， 將 VT2兩端電壓箝位成零電壓 ， t2時刻開通 VT2， 則 VT2零電壓開通 ，這時由負載電流 （ 恒流 ） 折算到變壓器原邊的電流 ip經(jīng) VT VD2續(xù)流 ， uAB為零 ， 變壓器副邊電流路徑不變 ， 直到 t3時刻 ， VT4關(guān)斷 ，第 2階段結(jié)束 。直到 t4時刻 ， C4兩端電壓增大到 Ui， C3兩端電壓減小到零 ， VD3導(dǎo)通 ， 第 3階段結(jié)束 。 UdVT1 VD1VD4VD3VD2VT2VT4VT3L Ruoio