【正文】 線性上升，當(dāng) iLr上升到等于 I0時，續(xù)流二極管 D自然關(guān)斷，一個完整的開關(guān)周期結(jié)束。 69 ? 從上述的工作原理可以看出，在 ZVS—PWM電路中，所有的開關(guān)管及二極管都是在良好的工作條件下，即零電壓或零電流條件下完成通斷的。另外，電路可以以恒定的頻率，通過調(diào)節(jié)脈寬的占空比來調(diào)節(jié)輸出電壓。 70 工作過程分析 ?在對 Buck ZVS—PWM電路一個開關(guān)周期的動態(tài)工作過程進行詳細分析之前，同樣需要作如下的幾點假設(shè)： ? 所有元器件都是理想的。 ? 濾波電感 Lf足夠大，變換器的輸出可等效為一恒流源 I0。 ?Buck ZVS—PWM電路的一個開關(guān)周期可分為六個時間段描述，電路拓撲及主要電量波形 如圖 圖 。 ?從圖 ，拓撲模式 (a)、 (b)、 (d)、 (e)與 ZVSQRC電路完全相同。 ?而拓撲模式 (c)、 (f)則是標(biāo)準(zhǔn)的 PWM運行模式。 71 ?設(shè)電路的初始狀態(tài)為主開關(guān)管 Q1導(dǎo)通，輔助開關(guān)管 Q2關(guān)斷，續(xù)流二極管 D關(guān)斷，輸出電流 I0全部流過主開關(guān)管 Q1及電感 Lr。 ? (1) t0～ t1時間段 (模式 a) ?在時刻 t0，主開關(guān)管 Q1關(guān)斷，之后負載輸出電流 I0全部流過電容 Cr。這個時間段的等效電路拓撲圖 如圖 (a)所示。在這個時間段有 ： ?初始條件為： ucr (t0)=0 ?解方程式 ()可得： 0IdtduC crr ?)()( 00 ttCIturcr ?? () () 72 ?當(dāng) ucr在 t1時刻上升到等于輸入電壓 Uin時，續(xù)流二極管 D導(dǎo)通，這個時間段結(jié)束。這個時間段的持續(xù)時間為： ? (2) t1～ t2時間段 (模式 b) ?在時刻 t1， ucr等于 Uin，續(xù)流二極管 D導(dǎo)通，負載電流逐漸轉(zhuǎn)移到 D上，電感 Lr與電容 Cr開始諧振。這個時間段的等效電路拓撲 如圖 (b)所示。在這個時間段有： 0011 IUCttT inr??? () ??????????LrcrcrinLrridtduCuUdtdiL () 73 ?初始條件為： ?解方程組 ()可得： ?式中 , 諧振電路的特性阻抗， 為諧振角頻率。 ?在時刻 t2， ucr以正弦方式諧振到其最大值 (ucr=Uin+ZrI0), 而iLr則諧振為零，這個時間段結(jié)束。這一時間段的持續(xù)時間為： ?????011)()(ItiUtuLrincr????????)(c os)()(s i n)(1010ttItittIZUturLrrrincr??rrr CLZ ?rrr CL1??rttT??2122???() () 74 ? (3) t2～ t3時間段 (模式 c， PWM模式 ) ?在時刻 t2，電感電流 iLr皆振到零，如果此時輔助開關(guān)管 Q2導(dǎo)通，則 iLr將繼續(xù)向反方向 諧振。在 Q2未導(dǎo)通前， iLr將一直保持為零，而電容電壓 ucr也將一直保持為最大值。 ?由于 ，因此在這個時間段，主開關(guān)管承受的電壓為 Uin，而輔助二極管 D2承受的反向電壓為ucrmax－ Uin。在這個時間段，電路將以標(biāo)準(zhǔn)的 PWM模式運行，對應(yīng)的電路拓撲如圖 (c)所示。在這一時間段有： ?這個時間段的長短了 T3（ =t3—t2)取決于電路 PWM輸出控制要求，如果 T3＝ 0，則電路的工作過程與 ZVC—QRC變換器完全一樣。 0?? dtdiLu Lrrcr0m a x)( IZUutu rincrcr ??? 0)( ?tiLr75 ? (4)t3～ t4時間段 (模式 d) ?在時刻 t3，導(dǎo)通輔助開關(guān)管 Q2(零電流下導(dǎo)通 )，之后，電感 Lr與電容 Cr，再次諧振這個時間段的等效電路拓撲 如圖(d)所示。這個時間段電路的動態(tài)工作過程仍可由式()描述。 ?在時刻 t4，電容電壓 uCr皆振到零，這個時間段結(jié)束。將 uCr (t)=0代入到式 ()，可得出 t1～ t2時間段與 t3～ t4時間段長度之和，即： rrinr IZUTT??? ???? )a rc s i n(1042() 76 ? (5) t4～ t5時間段 (模式 e，電感充放電模式 ) ?在時刻 t4，電容電壓 uCr皆振到零。之后，二極管 D1導(dǎo)通，電感電流； iLr將通過 D1向輸入電壓放電從而線性下降。 ?在時刻 t5， iLr下降到零。在 Ucr諧振到零之后到 iLr衰減到零之前 (t4～ t5)，主開關(guān)管 Q1可在零電壓下完成導(dǎo)通過程。 ILr衰減到零之后，將在輸入電源電壓 Uin的作用下線性上升。這一時間段的電路拓撲模式 如圖 (e)所示。在這一時間段有： ?????????0dtduCUdtdiLcrrinLrr () 77 ?初始條件為： ?解方程組 ()可得： ? ?當(dāng) iLr上升到等于 I0時，即 t5時刻，這一時間段結(jié)束。將 iLr (t5)= I0代入上式可得這一時間段的長度： ??????c os)(0)(044ItituLrcr)c os1()( ???ininLr UUti)c os1(0455 ?????inrUILttT() () 78 ? (6) t5～ t6時間段 (模式 f， PWM模式 ) ?在 t5時刻， iLr上升到等于 I0，續(xù)流二極管 D關(guān)斷。之后，電感電流 iLr將保持為 Ia。在這一時間段，電路將以標(biāo)準(zhǔn)的 PWM方式運行，電流拓撲模式 如圖 (f)所示。 ?這一時間段的長度 T6= t6 –t5仍然取決于電路的 PWM輸出控制策略。 79 零電流諧振電路 ?如圖 ，工作原理同零電壓式準(zhǔn)諧振電路類似。 80 ZVS同 ZCS比較 ?在 ZVS中，開關(guān)承受的最大正向電壓為 Ud十 Z0I0，它比電源電壓大； ?在 ZCS中，開關(guān)承受的最大正向電流為I0+Ud/Z0，它比負載電流大。 ?一般情況下，在開關(guān)頻率較高時， ZVS比ZCS開關(guān)損耗小，因而更實用。 81 82 圖 PWM變換器中功率晶體管集電極電流和電壓及瞬時功耗 (a)iLr電極電流和電壓； (b)瞬時功耗 83 圖 、電壓波形 84 圖 無阻尼并聯(lián)諧振電路 85 圖 并聯(lián)諧振電路的頻率特性 86 圖 器件開關(guān)工作時的典型電壓、電流及能量損耗波形 87 圖 88 圖 89 圖 (a)開通時的波形； (b)關(guān)斷時的波形 90 圖 91 圖 92 圖 93 圖 a)串聯(lián)電感 b)并聯(lián)電感 c)掃并聯(lián)二極管 94 圖 95 圖 ZCS型準(zhǔn)諧振變流器的電壓電流波形 96 圖 ZCS型準(zhǔn)諧振變流器的電壓電流軌跡 97 圖 ZVS型準(zhǔn)諧振變流器的基本結(jié)構(gòu) 98 圖 ZVS型準(zhǔn)諧振變流器的電壓電流波形 99 圖 ZVS型準(zhǔn)諧振變流器的電壓電流波形 100 圖 PWM的電壓電流軌跡 101 圖 ZCS變流器 102 圖 Buck變換器 (a)基本電路原理圖， (b)等效分析電路 103 圖 Buck變換器電路波形 (a)半波模式； (b)全波模式 104 圖 105 圖 Buck ZVSQRC與 Buck ZVSPWM變換電路 106 圖 107 圖 108 圖 ZCS諧振開關(guān) DC／ PC變換電路 (a)BuckZCSQRC變換電路； (b)BuckZCSPWM變換電路 10