軟開關(guān)功率開關(guān)管的發(fā)展
如今,軟開關(guān)變換器都應(yīng)用了諧振原理,在電路中并聯(lián)或串聯(lián)諧振網(wǎng)絡(luò),勢(shì)必產(chǎn)生諧振損耗,并使電路受到固有問(wèn)題的影響。為此。人們提出了組合軟開關(guān)功率變換器的理論。組合軟開關(guān)技術(shù)結(jié)合了無(wú)損耗吸收技術(shù)與諧振式零電壓技術(shù)、零電流技術(shù)的優(yōu)點(diǎn),電路中既可以存在零電壓開通,也可以存在零電流關(guān)斷,同時(shí)既可以包含零電流開通,也可以包含零電壓關(guān)斷,是這4種狀態(tài)的任意組合。
近年來(lái),人們針對(duì)全橋軟開關(guān)變換器提出了不少拓?fù)?,大致可分為ZVS,ZCS和ZVZCS三種策略。ZVS方式中,功率器件輸出電容與變壓器漏感諧振,器件在零電壓狀態(tài)下開通。但變壓器副邊整流管換流使輸出電壓發(fā)生占空比丟失,且滯后橋臂零不易實(shí)現(xiàn)ZVS。ZCS方式中,變壓器原邊電流復(fù)位,器件在零電流狀態(tài)下關(guān)斷,但諧振電容電壓換向使輸出電流發(fā)生占空比丟失,且滯后橋臂較難實(shí)現(xiàn)ZCS。電子負(fù)載中,DC/DC為低壓大電流的升壓變換,特點(diǎn)是變壓器原邊輸入電流和副邊輸出電壓很大,所以,這兩種方式都會(huì)造成系統(tǒng)效率的嚴(yán)重降低,是不可接受的。ZVZCS變換策略則可避免上述兩方式固有的缺陷。
本設(shè)計(jì)是用在變壓器副邊并聯(lián)儲(chǔ)能電容C1,C2的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)原邊電流的復(fù)位〔1〕,如所示,共有六種工作模式:
模式0:(t2,t3)區(qū)間。在t2時(shí)刻導(dǎo)通Q4,變壓器漏感Lk與C1,C2諧振使C1,C2通過(guò)D7充電,由于D5,D6的箝位作用,C1,C2充電至V2,能量由變壓器原邊流向C1,C2和負(fù)載。
模式1:(t3,t4)區(qū)間。Q1,Q2導(dǎo)通,能量由變壓器原邊流向負(fù)載。
模式2:(t4,t5)區(qū)間。在t4時(shí)刻關(guān)斷Q1,由于Cp1上的電壓為零,Q1為零電壓關(guān)斷,此后Cp1充電,Cp3放電,V1減小,當(dāng)變壓器副邊電壓小于V2時(shí),C1,C2開始放電。能量由C1,C2和變壓器原邊流向負(fù)載。
模式3:(t5,t7)區(qū)間。Cp3放電完畢,D3導(dǎo)通,此時(shí)導(dǎo)通Q3,由于D3的箝位作用,Q3為零電壓開通。V1減小,C1,C2繼續(xù)放電,變壓器副邊二極管整流橋反偏,變壓器副邊電流為零,原邊只有很小的勵(lì)磁電流,近似于開路。負(fù)載電流流過(guò)C1,C2和續(xù)流二極管,變壓器原副邊沒(méi)有能量的聯(lián)系。
模式4:(t7,t8)區(qū)間。在t7時(shí)刻關(guān)斷Q4,由于變壓器原邊電流近似為零,Q4為零電流關(guān)斷。C1,C2放電完畢后,負(fù)載電流只流過(guò)續(xù)流二極管,變壓器原副邊電流仍近似為零。
模式5:(t8,.)區(qū)間。在t8時(shí)刻導(dǎo)通Q2,由于變壓器原邊電流近似為零,Q2為零電流開通。變壓器原邊電流反向,重復(fù)模式0,下半個(gè)周期開始。
4 結(jié)語(yǔ)
隨著電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展。軟開關(guān)技術(shù)正由新興技術(shù)不斷走向成熟。研究人員不斷取得新的進(jìn)展。使電力系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換和傳輸中能量損耗不斷降低,電磁干擾逐漸減少,噪聲污染正進(jìn)一步得到解決。開關(guān)電源的發(fā)展趨勢(shì)是輕、小、薄和高頻化。而高頻化使傳統(tǒng)的PWM開關(guān)功耗加大、效率降低、噪聲增加。因此,實(shí)現(xiàn)零電壓導(dǎo)通、零電流關(guān)斷的軟開關(guān)技術(shù)將成為開關(guān)電源產(chǎn)品未來(lái)的主流。
評(píng)論