【正文】 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 零開關(guān) PWM變換器 ? 2）零電流開關(guān) PWM變換器 ? 在 ZCS準(zhǔn)諧振變換器的諧振電容上串接或在諧振電感上并接一個(gè)可控開關(guān)，就構(gòu)成了零電流開關(guān) PWM變換器。以Buck型變換器為例，若在諧振電容上串接一個(gè)可控開關(guān)則構(gòu)成如圖 515(a)所示的零電流開關(guān) PWM變換器。 ? ZCSPWM Buck變換器的一個(gè)工作周期分為 5個(gè)階段。設(shè)電路初始狀態(tài)為主開關(guān)管 VTS關(guān)斷，輔助開關(guān)管 VTS1關(guān)斷，續(xù)流二極管 VD導(dǎo)通，輸出電流 Io全部續(xù)流二極管 VD續(xù)流，諧振電感電流iLr=0，諧振電容電壓 uCr=0，工作過程分析如下： V TSV DSV TS 1V DCrLrUiLCRIoiL ruC r00uG 1uGuC riL r00t0t1 0t9t8t7t6t5t4t3t2t1ttttIoUi 零開關(guān) PWM變換器 ? 1） t0 ~ t1階段，諧振電感充電階段，電流路徑示意圖如圖 518(a)所示。 t0時(shí)刻，開關(guān)管 VTS導(dǎo)通，由于 VD導(dǎo)通，輸入電壓 Ui全部加在諧振電感 Lr上， iLr線性上升，在 t1時(shí)刻， iLr達(dá)到 Io，二極管 VD關(guān)斷， uCr開始增大 ? 2） t1 ~ t3階段，電容諧振充電階段，電流路徑示意圖如圖 518(b)所示。 t1時(shí)刻，iLr達(dá)到 Io，二極管 VD關(guān)斷， Lr、 Cr開始第一次諧振， iLr一部分維持負(fù)載電流，一部分給電容充電， t2時(shí)刻， uCr達(dá) Ui，iLr達(dá)到峰值，之后 iLr開始下降， uCr繼續(xù)上升， t3時(shí)刻， iLr下降到等于 Io， uCr達(dá)到峰值 00uG 1uGuC riL r00t0t1 0t9t8t7t6t5t4t3t2t1ttttIoUiVT SVD SVT S 1VDC rL rU iLC R（ a）諧振電感充電階段 VT SVD SVT S 1VDC rL rU iLC R（ b）電容諧振充電階段 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 ? 3） t3 ~ t4階段，電感恒流階段，電流路徑示意圖如圖 518(c)所示。 t3時(shí)刻， iLr下降到等于 Io， uCr達(dá)到峰值，隨后 iLr維持在 Io， uCr維持峰值電壓，直到 t4時(shí)刻VTS1導(dǎo)通。 ? 4） t4 ~ t5階段，電容諧振放電階段（ 1），電流路徑示意圖如圖 518(d)所示。 t4時(shí)刻， VTS1導(dǎo)通， Lr， Cr開始第二次諧振， iLr、 uCr均開始下降，某個(gè)時(shí)刻 iLr下降到零并開始反向增大， t5時(shí)刻， iLr下降到零。 00uG 1uGuC riL r00t0t1 0t9t8t7t6t5t4t3t2t1ttttIoUiV TSV DSV TS 1V DCrLrUiLCR（ c）電感恒流階段 V TSV DSV TS 1V DCrLrUiLCR（ d）電容諧振放電階段 (1) 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 ? 5） t5 ~ t7階段，電容諧振放電階段（ 2），電流路徑示意圖如圖 518(e)所示。 t5時(shí)刻， iLr下降到零，隨后開始經(jīng) VDS反向增大， t6時(shí)刻， uCr等于 Ui， iLr到反向峰值，之后開始下降， t7時(shí)刻， iLr再次下降到零，第 5階段結(jié)束。在這一階段關(guān)斷 VTS，則 VTS零電流關(guān)斷 ? 6） t7 ~ t8階段，電容線性放電階段，電流路徑示意圖如圖 518(f)所示。 t7時(shí)刻， iLr反向下降到零，諧振電容在負(fù)載電流 Io的作用下線性放電， t8時(shí)刻，uCr=0， VD導(dǎo)通。 00uG 1uGuC riL r00t0t1 0t9t8t7t6t5t4t3t2t1ttttIoUiV TSV DSV TS 1V DCrLrUiLCR（ e）電容諧振放電階段 (2) V TSV DSV TS 1V DCrLrUiLCR（ f）電容線性放電階段 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 ? 5） t8 ~ t10階段 ， 續(xù)流階段 ， 電流路徑示意圖如圖 518(g)所示 。 該階段負(fù)載電流通過 VD續(xù)流 ， t9時(shí)刻 ， VTS1零電流關(guān)斷 ， t10時(shí)刻 ，VTS再次導(dǎo)通 ， 進(jìn)入下一個(gè)工作周期 。 00uG 1uGuC riL r00t0t1 0t9t8t7t6t5t4t3t2t1ttttIoUiVT SVD SVT S 1VDC rL rU iLC R（ g）續(xù)流階段 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 零轉(zhuǎn)換 PWM變換器 ? 前面討論了諧振變換器 、 準(zhǔn)諧振變換器 ， 在這些電路中 ， 諧振電感和諧振電容一直參與能量傳遞 ， 而且它們的電壓和電流應(yīng)力較大 。 ? 在零開關(guān) PWM變換器中 ， 諧振元件雖然不是一直諧振工作 ， 但諧振電感卻串聯(lián)在主功率回路中 ， 損耗較大 。 同時(shí) ， 開關(guān)管和諧振元件的電壓應(yīng)力和電流應(yīng)力與準(zhǔn)諧振變換器的完全相同 。 ? 為了克服這些缺陷 ， 相關(guān)文獻(xiàn)中提出了零轉(zhuǎn)換 PWM變換器 (Zero Transition PWM Converter)的概念 。 ? 零轉(zhuǎn)換 PWM變換器 (Zero Transition PWM Converter) 它可分為零電壓轉(zhuǎn)換 PWM變換器 (Zero Voltage Transition PWM Converter, ZVT PWM Converter)和零電流開關(guān) PWM變換器 (Zero Current Transition PWM Converter, ZCT PWM Converter) 。 是軟開關(guān)技術(shù)的又一個(gè)飛躍 。 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 零轉(zhuǎn)換 PWM變換器 ? 零電壓轉(zhuǎn)換 PWM變換器和零電流轉(zhuǎn)換 PWM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 LrCrS1SV D1V DLLrCrS1SV D1V DL（ a） 零電壓轉(zhuǎn)換 PWM變換器的基本開關(guān)單元 （ b） 零電流轉(zhuǎn)換 PWM變換器的基本開關(guān)單元 圖 519 零轉(zhuǎn)換 PWM電路的基本開關(guān)單元 ? 雖然這類變換器也是采用對(duì)諧振時(shí)刻進(jìn)行控制來實(shí)現(xiàn) PWM控制 ， 但與零開關(guān)變換器相比具有更突出的優(yōu)點(diǎn)： ① 輔助電路只是在開關(guān)管開關(guān)時(shí)工作 ， 其他時(shí)候不工作 ， 同時(shí) ， 輔助電路不是串聯(lián)在主功率回路中 ， 而是與主功率回路相并聯(lián) ， 從而減小了輔助電路的損耗 ， 使得電路效率有了進(jìn)一步提高； 零轉(zhuǎn)換 PWM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 （ a） 零電壓轉(zhuǎn)換 PWM變換器的基本開關(guān)單元 （ b） 零電流轉(zhuǎn)換 PWM變換器的基本開關(guān)單元 圖 519 零轉(zhuǎn)換 PWM電路的基本開關(guān)單元 ? ② 輔助電路的工作不會(huì)增加主開關(guān)管的電壓和電流應(yīng)力 ， 主開關(guān)管的電壓和電流應(yīng)力很小 ， 與常規(guī)的 PWM變換器的電壓和電流應(yīng)力一樣 ； ? ③ 由于輔助諧振電路與主開關(guān)并聯(lián)的 ， 因此輸入電壓和負(fù)載電流對(duì)電路的諧振過程的影響很小 ， 電路在很寬的輸入電壓范圍內(nèi)并從零負(fù)載到滿載都能工作在軟開關(guān)狀態(tài) 。 這是它零開關(guān) PWM變換器的根本區(qū)別 ， 這也使得軟開關(guān)技術(shù)在 中大功率變換器 中的應(yīng)用成為可能 。 LrCrS1SV D1V DLLrCrS1SV D1V DL 零轉(zhuǎn)換 PWM變換器 1） 零電壓轉(zhuǎn)換 PWM變換器 ? 零電壓轉(zhuǎn)換 (ZVT)PWM變換器，它利用諧振網(wǎng)絡(luò)并聯(lián)在開關(guān)上，使得電路中的有源開關(guān) (開關(guān)管 )和無源開關(guān) (二極管 )二者都實(shí)現(xiàn)零電壓開關(guān)，而且不增加器件的電壓、電流耐量。 ? 理論上說，只要在基本的 DC/DC變換器的開關(guān)上并聯(lián)可控的并聯(lián)諧振環(huán)節(jié)就能得到相應(yīng)的零電壓轉(zhuǎn)換 PWM變換器。 ? 以零電壓轉(zhuǎn)換 PWM Boost變換器為例來分析零電壓轉(zhuǎn)換 PWM變換器的工作原理。 ? 零電壓轉(zhuǎn)換 PWM Boost變換器的電路拓?fù)淙鐖D 520(a)所示，為了簡(jiǎn)化分析，假設(shè)輸入濾波電感足夠大，輸入電流看成是理想的直流電流源 Ii，同時(shí)，假定輸出濾波電容足夠大，輸出電壓看成是理想的直流電壓源Uo。 LrCrRCV D1V DLV TS 1V TSV DSUi uC riL riV DiV T s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 零轉(zhuǎn)換 PWM變換器 ? （ 1） t0 ~ t1階段 ， 諧振電感充電階段 ，電流路徑示意圖如圖 521(a)所示 。 t0以前 ， 主開關(guān) VTS和輔助開關(guān) VTS1斷態(tài) ，二極管 VD導(dǎo)通 。 t0時(shí)刻 ， VTS1導(dǎo)通 ，電感 Lr中電流線性上升 ， VD中的電流線性減小 ， t1時(shí)刻 iLr達(dá)到 Ii， VD中的電流下降到零 ， VD在軟開關(guān)下關(guān)斷 。 uGuC r00000iV T siL ruV DiV DiV D sUoIit0t1 0t