【文章內(nèi)容簡介】 ~ t1這段時間 ） 。 也就是說 ， VTS的關(guān)斷時間固定 ， 可以通過調(diào)節(jié) VTS的導(dǎo)通時間來調(diào)節(jié)占空比 ， 從而達(dá)到調(diào)節(jié)輸出電壓的目的 。 因此 ， 零電壓開關(guān)準(zhǔn)諧振變換器是通過脈沖頻率調(diào)制來調(diào)節(jié)輸出電壓 。 學(xué)習(xí)指導(dǎo) 概述 準(zhǔn)諧振軟開關(guān)變換器 PWM軟開關(guān)變換器 PWM變換器 PWM變換器 ZVSPWM全橋變換器 零電壓開關(guān)準(zhǔn)諧振變換器 ? 采用同樣的方法可構(gòu)成 零電壓開關(guān)準(zhǔn)諧振電壓型 Buck變換器 ，其電路拓?fù)浜椭饕ぷ鞑ㄐ稳鐖D59所示 （ a） 電路拓?fù)? （ b）主要工作波形 圖 59 Buck型零電壓開關(guān)準(zhǔn)諧振變換器的簡化電路及主要工作波形 ? 此外，逆變器的諧振直流環(huán)節(jié)也是屬于零電壓開關(guān)準(zhǔn)諧振變換器，其電路拓?fù)浜凸ぷ鞑ㄐ稳鐖D 510所示。 學(xué)習(xí)指導(dǎo) 概述 準(zhǔn)諧振軟開關(guān)變換器 PWM軟開關(guān)變換器 PWM變換器 PWM變換器 ZVSPWM全橋變換器 零電壓開關(guān)準(zhǔn)諧振變換器 ? 采用同樣的方法可構(gòu)成直流諧振環(huán)準(zhǔn)諧振變換器 ， 其電路拓?fù)浜椭饕ぷ鞑ㄐ稳鐖D 59所示 . ? 一個開關(guān)周期共有 2個工作階段 ， 各階段工作過程分析如下： ? （ 1） t0 ~ t4階段 ， 諧振階段 。 ? t0之前 ， VTS導(dǎo)通 ， iLr經(jīng) VTS續(xù)流 ，iLrIo， t0時刻 ， 開關(guān)管 VTS關(guān)斷 ， Lr和 Cr發(fā)生諧振 ， iLr對 Cr充電 ， Cr上的電壓上升 。 學(xué)習(xí)指導(dǎo) 概述 準(zhǔn)諧振軟開關(guān)變換器 PWM軟開關(guān)變換器 PWM變換器 PWM變換器 ZVSPWM全橋變換器 零電壓開關(guān)準(zhǔn)諧振變換器 ? 在 t1時刻 ， uCr達(dá)到 Ui， iLr達(dá)到峰值 ，隨后 iLr繼續(xù)向 Cr充電 ， 直到 t2時刻 iLr = Io， uCr達(dá)到諧振峰值 ? 接著 ， uCr和 Lr向 L放電 ， iLr降低 ， 到零后反向 ， 直到 t3時刻 uCr =Ui， iLr達(dá)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 。 學(xué)習(xí)指導(dǎo) 概述 準(zhǔn)諧振軟開關(guān)變換器 PWM軟開關(guān)變換器 PWM變換器 PWM變換器 ZVSPWM全橋變換器 零電壓開關(guān)準(zhǔn)諧振變換器 ? （ 2） t4 ~ t0階段 ， 電感充電階段 。 ? t4 ~ t5階段 ， 負(fù)載電流一部分經(jīng) VDS續(xù)流 ， iLr線性上升 ， VTS兩端電壓被箝位在零 ， 在這段時間內(nèi)開通 VTS，VTS零電壓開通 ， 電流 iLr繼續(xù)線性上升 ， t5時刻 ， iLr = Io ? 直到 t0時刻 ， VTS再次關(guān)斷 。 t4 ~ t0階段 ， 直流母線電壓被箝位成零 ， 若這時逆變橋內(nèi)開關(guān)管換相 ， 則也是零電壓開通或關(guān)斷 。 ? 缺點：電壓諧振峰值很高 ， 增加了對開關(guān)器件耐壓的要求 。 LrCrV DSV TSUiiL ruC r學(xué)習(xí)指導(dǎo) 概述 準(zhǔn)諧振軟開關(guān)變換器 PWM軟開關(guān)變換器 PWM變換器 PWM變換器 ZVSPWM全橋變換器 零電流開關(guān)準(zhǔn)諧振變換器 ? 用準(zhǔn)諧振零電流開關(guān)代替Buck變換器中的開關(guān)就構(gòu)成了零電流開關(guān)準(zhǔn)諧振 Buck變換器，如圖 511(a)所示，其工作波形如圖 511(b)所示。 ? 開關(guān)周期分為 4個階段，假定在開關(guān) VTS導(dǎo)通以前，負(fù)載電流經(jīng)二極管 VD續(xù)流，電容 Cr上電壓箝位到零。 LrCrV DV DSV TSUiLC RuSuC rIo（ a）電路拓?fù)? （ b）主要工作波形 圖 511零電流開關(guān)準(zhǔn)諧振 Buck變換器電路拓?fù)浼捌涔ぷ鞑ㄐ? 學(xué)習(xí)指導(dǎo) 概述 準(zhǔn)諧振軟開關(guān)變換器 PWM軟開關(guān)變換器 PWM變換器 PWM變換器 ZVSPWM全橋變換器 零電流開關(guān)準(zhǔn)諧振變換器 ? （ 1） t0 ~ t1階段 ， 電感充電階段 ，電流路徑示意圖如圖 512(a)所示 。 ? t0之前 ， VTS不導(dǎo)通 ， 輸出電流 Io經(jīng) VD續(xù)流 ? t0時刻 ， 開關(guān)管 VTS開通 ， 電感 Lr充電 ， Lr中的電流線性上升 ， 在t1時刻 ， iLr達(dá)到 Io， 隨后 iLr分成兩部分 ， 一部分維持負(fù)載電流 ， 一部分給諧振電容充電 ， 二極管VD截止 。 LrCrV DV TSUiLC R學(xué)習(xí)指導(dǎo) 概述 準(zhǔn)諧振軟開關(guān)變換器 PWM軟開關(guān)變換器 PWM變換器 PWM變換器 ZVSPWM全橋變換器 學(xué)習(xí)指導(dǎo) 概述 準(zhǔn)諧振軟開關(guān)變換器 PWM軟開關(guān)變換器 PWM變換器 PWM變換器 ZVSPWM全橋變換器 零電流開關(guān)準(zhǔn)諧振變換器 ? （ 2） t1 ~ t4階段 ， 諧振階段 ， 電流路徑示意圖如圖 512(b)所示 。 ? t1時刻 ， 輸入電流上升到 Io， VD關(guān)斷 ， Lr和 Cr開始諧振 ， t2時刻 ，uCr(t2) = Ui， iLr達(dá)到峰值 ? 隨后 iLr減小 ， t3時刻 ， iLr減小到 Io，uCr達(dá)到峰值 ， 接著 Cr開始放電 ，直到 t4時刻 ， iLr下降到零 。 學(xué)習(xí)指導(dǎo) 概述 準(zhǔn)諧振軟開關(guān)變換器 PWM軟開關(guān)變換器 PWM變換器 PWM變換器 ZVSPWM全橋變換器 零電流開關(guān)準(zhǔn)諧振變換器 ? （ 3） t4 ~ t6階段 ， 電容放電階段 ，電流路徑示意圖如圖 512(c)所示 。 ? t4 ~ t5期間 ， 電容電壓高于 Ui， 繼續(xù)經(jīng) VD向負(fù)載放電 ， 將 VTS中的電流箝位成零 ， 在這段期間關(guān)斷 VTS，VTS將是零電流關(guān)斷 。 t5時刻 ， uCr下降到等于 Ui ? 由于負(fù)載為電流源 ， uCr繼續(xù)放電 ，這時開關(guān)管兩端的電壓開始上升 ，直到 t6時刻 ， uCr兩端電壓下降到零 ，uS上升到等于 Ui 。 零電流開關(guān)準(zhǔn)諧振變換器 ? （ 4） t6 ~ t0階段 ， 續(xù)流階段 ， 電流路徑示意圖如圖 512(d)所示 。 ? t6時刻 ， uCr放電完 ， uCr = 0， 輸出電流經(jīng)二極管 VD續(xù)流 ， 直到 t0時刻VTS再次導(dǎo)通 ， 進入下一工作周期 。 ? 很明顯，當(dāng) Lr和 Cr選定后，諧振半周期 t1 ~ t4時間固定（忽略 t0 ~ t1這段時間）。也就是說， VTS的導(dǎo)通時間固 定，可以通過調(diào)節(jié) VTS的關(guān)斷時間來調(diào)節(jié)占空比，從而達(dá)到調(diào)節(jié)輸出電壓的目的。因此，零電流開關(guān)準(zhǔn)諧振變換器也是通過脈沖頻率調(diào)制來調(diào)節(jié)輸出電壓。 學(xué)習(xí)指導(dǎo) 概述 準(zhǔn)諧振軟開關(guān)變換器 PWM軟開關(guān)變換器 PWM變換器 PWM變換器 ZVSPWM全橋變換器 PWM軟開關(guān)變換器 ? 準(zhǔn)諧振軟開關(guān) DC/DC變換器與常規(guī)的 PWM硬開關(guān)變換器相比 ， 由于開關(guān)器件在零電壓或零電流條件下完成開通與關(guān)斷過程 ， 電路的開關(guān)損耗大大降低；電磁干擾 (EMI)大大減??；變換電路可以以更高的開關(guān)頻率工作；相應(yīng)變換器的功率密度可以大大提高等 。 ? 明顯的不足：器件可能承受過高的電壓應(yīng)力和電流應(yīng)力；利用 PFM（Pulse Frequency Modulation） 調(diào)壓 ， 用改變開關(guān)頻率來進行控制 ， 這使得電源的輸入濾波器 、 輸出濾波器的設(shè)計復(fù)雜化 ， 并影響系統(tǒng)的噪聲 。 ? 常規(guī)的 PWM變換器開關(guān)頻率恒定 ， 當(dāng)輸入電壓或負(fù)載變化時 ， 通?？空{(diào)節(jié)開關(guān)的占空比來調(diào)節(jié)輸出電壓 ， 屬恒頻控制 ， 控制方法簡單 。 ? 若將兩種拓?fù)涞膬?yōu)點組合在一起 ， 就形成一種新的軟開關(guān)電路拓?fù)洌璓WM軟開關(guān)變換器 。 主要分為零開關(guān) PWM變換器 、 零轉(zhuǎn)換 PWM變換器和移相控制軟開關(guān) PWM全橋變換器 。 學(xué)習(xí)指導(dǎo) 概述 準(zhǔn)諧振軟開關(guān)變換器 PWM軟開關(guān)變換器 PWM變換器 PWM變換器 ZVSPWM全橋變換器 零開關(guān) PWM變換器 ? 在準(zhǔn)諧振軟開關(guān) DC/DC變換器中 ， 以準(zhǔn)諧振軟開關(guān) Buck變換器為例 ，與常規(guī)的 PWM Buck變換器相比 ， 電路拓?fù)渲袃H僅多了一個諧振電感和一個諧振電容 。 ? 對零電壓準(zhǔn)諧振 Buck變換器 ， 如果沒有諧振 ， 開關(guān)管一關(guān)斷 ， Cr兩端的電壓很快增大到等于 Ui， 并維持到下一次開關(guān)管開通 ， 開關(guān)管 VTS硬開通；增加了 Lr、 Cr， 則開關(guān)管一關(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給 Lr續(xù)流使 VTS（ Cr） 兩端電壓箝位成零 ， 這時 （ 圖 59(b)的 t4~t5期間 ） 開通 VTS， 則 VTS零電壓開通 。 ? 如果在 t4~t5期間沒有開通 VTS， t5時刻 iLr(t5)=0， 隨后 Ui將使 Cr兩端電壓快速充電至 Ui， 這時再開通 VTS， 則 VTS將不是零電壓開通 。 學(xué)習(xí)指導(dǎo) 概述 準(zhǔn)諧振軟開關(guān)變換器 PWM軟開關(guān)變換器 PWM變換器 PWM變換器 ZVSPWM全橋變換器 零開關(guān) PWM變換器 ? 若在 VTS關(guān)斷之前用開關(guān) S1將 Lr短接 ， 如圖 513(a)所示 ， 使 Lr中的電流經(jīng) S1續(xù)流保持不變 ， VTS關(guān)斷時 ， Cr兩端電壓很快充電至 Ui， 隨后保持不變 ， 如圖 513(b)所示的 t1~t2期間 。 t2時刻 ， S1關(guān)斷 ， Lr與 Cr開始諧振 ， 諧振結(jié)果使 Cr兩端的電壓為零 ， 并通過 VDS給 Lr續(xù)流使 VTS（ Cr）兩端電壓箝位成零 ， 如圖 513(b)所示的 t4~t5期間 ， 在這期間內(nèi)開通VTS， 則 VTS零電壓開通 。 這樣 ， 如果 S1的關(guān)斷時刻和 VTS的開通時刻保持不變 ， 改變 VTS的關(guān)斷時刻 ， 則可以實現(xiàn) PWM控制 。 學(xué)習(xí)指導(dǎo) 概述 準(zhǔn)諧振軟開關(guān)變換器 PWM軟開關(guān)變換器 PWM變換器 PWM變換器 ZVSPWM全橋變換器 零開關(guān) PWM變換器 ? 由以上分析可知 ， 要實現(xiàn)軟開關(guān)變換器的 PWM控制 ， 只需控制 Lr與 Cr的諧振時刻 。 控制諧振時刻的方法就是 ， 要么在適當(dāng)時刻先短接諧振電感 ， 在需要諧振的時刻再斷開；要么在適當(dāng)時刻先斷開諧振電容 ，在需要諧振的時刻再接通 。 由此得到不同形式的零開關(guān) PWM電路的基本開關(guān)單元 ， 如圖 514所示 。 學(xué)習(xí)指導(dǎo) 概述 準(zhǔn)諧振軟開關(guān)變換器 PWM軟開關(guān)變換器 PWM變換器 PWM變換器 ZVSPWM全橋變換器 SS1CrLrV DL（ a）零電壓開關(guān) PWM電路的基本開關(guān)單元 圖 514 零開關(guān) PWM電路的基本開關(guān)單元 （ b）零電流開關(guān) PWM電路的基本開關(guān)單元 零開關(guān) PWM變換器 ? 1） 零電壓開關(guān) PWM變換器 ? 以 Buck型變換器為例 ， 若在準(zhǔn)諧振變換器的諧振電感上并接一個可控開關(guān) ， 就構(gòu)成了如圖