【正文】 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)的特征及分類 ? 軟開關(guān)分為： – 零電壓開關(guān) – 零電流開關(guān) ? 軟開關(guān)技術(shù)問世以來，經(jīng)歷了不斷的發(fā)展和完善，前后出現(xiàn)了許多種軟開關(guān)電路，新型的軟開關(guān)拓撲仍不斷的出現(xiàn)。 ? 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 。 電感 Lr+L向 Cr充電 ， uCr線性上升 ， 同時 VD兩端電壓 uVD逐漸下降 ， 直到 t1時刻 ，uVD=0。 t2時刻 ，iLr下降到零 ， uCr達到諧振峰值 。 3 4時段： 3時刻以后 ， Lr向 Cr反向充電 ， uCr繼續(xù)下降 ， 直到 t4時刻 uCr=0。 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 。 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 ? 諧振直流環(huán)節(jié) 零電壓開關(guān)準諧振變換器 ? 逆變器的諧振直流環(huán)節(jié)也是屬于零電壓開關(guān)準諧振變換器 ， 其電路拓撲和工作波形如下圖所示 。 t0時刻 VTS關(guān)斷 ， 電路中發(fā)生諧振 。 L rC rVDSVTSUi00t0t0t5t4t3t2t1tUiuCrIoiLrt， 1 2時段： t1時刻 ， 諧振電流 iLr達到峰值 。 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。 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 ? 諧振直流環(huán)節(jié) 零電壓開關(guān)準諧振變換器 ? 電感充電階段 ， t4~t0時段： 負載電流一部分經(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 。 缺點： 電壓諧振峰值很高 ， 增加了對開關(guān)器件耐壓的要求 。 L rC r VDVD SVT SUiLC R0000t0t0t5t4t3t2t1t6uGuCruSiLr IoUitttt2 Ui? 開關(guān)周期分為 4個階段 ， 假定在開關(guān) VTS導通以前 ， 負載電流經(jīng)二極管 VD續(xù)流 ， 電容 Cr上電壓箝位到零 。 PWM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 PWM軟開關(guān)變換器 ? 準諧振軟開關(guān)變換器最主要的特點是利用PFM調(diào)壓 ? 常規(guī)的 PWM變換器開關(guān)頻率恒定 ， 當輸入電壓或負載變化時 ， 通?？空{(diào)節(jié)開關(guān)的占空比來調(diào)節(jié)輸出電壓 ， 控制方法簡單 ? 若將兩種拓撲的優(yōu)點組合在一起 ， 就形成一種新的軟開關(guān)電路拓撲－ PWM軟開關(guān)變換器 。 St00000uCriSiLrUiuVDt0t5t4t3t2t1t6ttttVD SVT SL rC rC RU iLVD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 VD SVT SL rC rC RU iLVDS 1S1000uGuCiLrUit0tt6t5t4t3t2t1ttt? 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 。 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 ? 零開關(guān) PWM電路的基本開關(guān)單元 零電壓開關(guān)PWM電路的基本開關(guān)單元 SS 1C rL rVDLSS 1C r LrVDL零電流開關(guān)PWM電路的基本開關(guān)單元 SS 1C rL rVDLSS 1C rL rVDL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 ? Buck型 ZVSPWM變換器 VT SVD SVT S1VDC rL rU iLC R0000uSuS1uCriLrt0t6t5t4t3t2t1t7t8tttt? 以 Buck型變換器為例 ， 在諧振電感上并接一個可控開關(guān) ， 前面已經(jīng)介紹了 。 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 ? Buck型 ZVSPWM變換器 ? Buck型 ZVSPWM變換器的一個工作周期分為7個階段 ， 設電路初始狀態(tài)為主開關(guān)管 VTS導通 ， 輔助開關(guān)管 VTS1關(guān)斷 ， 續(xù)流二極管 VD關(guān)斷 ， 輸出電流全部流過主開關(guān)管 VTS和諧振電感 。 0000uSuS1uCriLrt0t6t5t4t3t2t1t7t8ttttVT SVD SVT S1VDC rL rU iLC 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 VT SVD SVT S1VDC rL rU iLC R 零開關(guān) PWM變換器 ? 第 2階段： t1~t2， 諧振電感放電階段 t1時刻 ，二極管 VD導通 ， 負載電流一部分經(jīng) VD續(xù)流 ，一部分經(jīng)諧振電感給電容充電 ， 電感電流 iLr下降 ， t2時刻 ， iLr下降到零 ， 這時電容電壓達到峰值第 2階段結(jié)束 。 0000uSuS1uCriLrt0t6t5t4t3t2t1t7t8ttttVT SVD SVT S1VDC rL rU iLC 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 零開關(guān) PWM變換器 ? 第 4階段： t3~t5， 諧振階段 t3時刻 ， VTS1導通 ， Lr， Cr開始諧振 ， uCr開始下降 ， iLr反向增大 ， t4時刻 ， uCr下降至 Ui， iLr達到反向峰值；隨后 iLr反向減小 ， uCr繼續(xù)下降 ， 直至 t5時刻 ，uCr下降到零 ， 第 4階段結(jié)束 。 0000uSuS1uCriLrt0t6t5t4t3t2t1t7t8ttttVT SVD SVT S1VDC rL rU iLC 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 零開關(guān) PWM變換器 ? 第 6階段： t6~t7， 諧振電感充電階段 t6時刻 ，VTS在零電壓下開通 ， 接著流過其中的電流將線性增大 ， 直到 t7時刻 ， iLr達到 Io， VD關(guān)斷 ，第 6階段結(jié)束 。 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 ? 在準諧振變換器中 ， 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 。 同時 ， 開關(guān)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 。 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