【正文】 概述 準諧振軟開關變換器 PWM軟開關變換器 PWM變換器 PWM變換器 ZVSPWM全橋變換器 學習指導 概述 準諧振軟開關變換器 PWM軟開關變換器 PWM變換器 PWM變換器 ZVSPWM全橋變換器 零開關 PWM變換器 ? 2）零電流開關 PWM變換器 ? 在 ZCS準諧振變換器的諧振電容上串接或在諧振電感上并接一個可控開關，就構成了零電流開關 PWM變換器。以Buck型變換器為例，若在諧振電容上串接一個可控開關則構成如圖 515(a)所示的零電流開關 PWM變換器。 ? ZCSPWM Buck變換器的一個工作周期分為 5個階段。設電路初始狀態(tài)為主開關管 VTS關斷，輔助開關管 VTS1關斷，續(xù)流二極管 VD導通，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 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時刻，開關管 VTS導通，由于 VD導通，輸入電壓 Ui全部加在諧振電感 Lr上， iLr線性上升，在 t1時刻， iLr達到 Io，二極管 VD關斷， 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時刻，iLr達到 Io，二極管 VD關斷， Lr、 Cr開始第一次諧振， iLr一部分維持負載電流，一部分給電容充電， t2時刻， uCr達 Ui，iLr達到峰值，之后 iLr開始下降， uCr繼續(xù)上升， t3時刻， iLr下降到等于 Io， uCr達到峰值 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 學習指導 概述 準諧振軟開關變換器 PWM軟開關變換器 PWM變換器 PWM變換器 ZVSPWM全橋變換器 零開關 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時刻， iLr下降到等于 Io， uCr達到峰值，隨后 iLr維持在 Io， uCr維持峰值電壓，直到 t4時刻VTS1導通。 ? 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時刻， VTS1導通， Lr， Cr開始第二次諧振， iLr、 uCr均開始下降，某個時刻 iLr下降到零并開始反向增大， t5時刻， 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) 學習指導 概述 準諧振軟開關變換器 PWM軟開關變換器 PWM變換器 PWM變換器 ZVSPWM全橋變換器 零開關 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時刻， iLr下降到零，隨后開始經(jīng) VDS反向增大， t6時刻， uCr等于 Ui， iLr到反向峰值，之后開始下降， t7時刻， iLr再次下降到零，第 5階段結束。在這一階段關斷 VTS，則 VTS零電流關斷 ? 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時刻， iLr反向下降到零，諧振電容在負載電流 Io的作用下線性放電， t8時刻，uCr=0， VD導通。 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 學習指導 概述 準諧振軟開關變換器 PWM軟開關變換器 PWM變換器 PWM變換器 ZVSPWM全橋變換器 零開關 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 。 該階段負載電流通過 VD續(xù)流 ， t9時刻 ， VTS1零電流關斷 ， t10時刻 ，VTS再次導通 ， 進入下一個工作周期 。 00uG 1uGuC riL r00t0t1 0t9t8t7t6t5t4t3t2t1ttttIoUiVT SVD SVT S 1VDC rL rU iLC R（ g）續(xù)流階段 學習指導 概述 準諧振軟開關變換器 PWM軟開關變換器 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力較大 。 ? 在零開關 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 ， 開關管和諧振元件的電壓應力和電流應力與準諧振變換器的完全相同 。 ? 為了克服這些缺陷 ， 相關文獻中提出了零轉(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 PWM變換器 (Zero Current Transition PWM Converter, ZCT PWM Converter) 。 是軟開關技術的又一個飛躍 。 學習指導 概述 準諧振軟開關變換器 PWM軟開關變換器 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： 學習指導 概述 準諧振軟開關變換器 PWM軟開關變換器 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變換器的基本開關單元 （ b） 零電流轉(zhuǎn)換 PWM變換器的基本開關單元 圖 519 零轉(zhuǎn)換 PWM電路的基本開關單元 ? 雖然這類變換器也是采用對諧振時刻進行控制來實現(xiàn) PWM控制 ， 但與零開關變換器相比具有更突出的優(yōu)點： ① 輔助電路只是在開關管開關時工作 ， 其他時候不工作 ， 同時 ， 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一步提高； 零轉(zhuǎn)換 PWM變換器 學習指導 概述 準諧振軟開關變換器 PWM軟開關變換器 PWM變換器 PWM變換器 ZVSPWM全橋變換器 （ a） 零電壓轉(zhuǎn)換 PWM變換器的基本開關單元 （ b） 零電流轉(zhuǎn)換 PWM變換器的基本開關單元 圖 519 零轉(zhuǎn)換 PWM電路的基本開關單元 ? ② 輔助電路的工作不會增加主開關管的電壓和電流應力 ， 主開關管的電壓和電流應力很小 ， 與常規(guī)的 PWM變換器的電壓和電流應力一樣 ； ? ③ 由于輔助諧振電路與主開關并聯(lián)的 ， 因此輸入電壓和負載電流對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)并從零負載到滿載都能工作在軟開關狀態(tài) 。 這是它零開關 PWM變換器的根本區(qū)別 ， 這也使得軟開關技術在 中大功率變換器 中的應用成為可能 。 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)絡并聯(lián)在開關上，使得電路中的有源開關 (開關管 )和無源開關 (二極管 )二者都實現(xiàn)零電壓開關，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變換器的開關上并聯(lián)可控的并聯(lián)諧振環(huán)節(jié)就能得到相應的零電壓轉(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變換器的電路拓撲如圖 520(a)所示，為了簡化分析，假設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，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學習指導 概述 準諧振軟開關變換器 PWM軟開關變換器 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 VTS和輔助開關 VTS1斷態(tài) ，二極管 VD導通 。 t0時刻 ， VTS1導通 ，電感 Lr中電流線性上升 ， VD中的電流線性減小 ， t1時刻 iLr達到 Ii， VD中的電流下降到零 ， VD在軟開關下關斷 。 uGuC r00000iV T siL ruV DiV DiV D sUoIit0t1 0t