無源無損緩沖電路及其新拓?fù)?/h1>
摘要:在分析無源無損緩沖電路的無損緩沖電路的結(jié)構(gòu)原理和一般實(shí)現(xiàn)方法。重點(diǎn)介紹了其在DC/DC變換器中兩種新穎的http://m.butianyuan.cn/article/179409.htm
關(guān)鍵詞:無源無損緩沖電路;DC/DC變換器;功率因數(shù)校正
1 概述
在硬開關(guān)電路中,有源開關(guān)器件連接在剛性的電壓源或電流源上,開關(guān)損耗大、電磁干擾嚴(yán)重、可靠性低,且隨著開關(guān)頻率的提高,這種現(xiàn)象更為嚴(yán)重。為了克服這些缺陷,軟開關(guān)技術(shù)被廣泛采用。
有源緩沖電路、RCD緩沖電路、諧振變換器、無源無損緩沖電路是常用的軟開關(guān)技術(shù)。其中,有源緩沖電路通過增添輔助開關(guān)以減少開關(guān)損耗,但這也增加了主電路和控制電路的復(fù)雜程度,從而增大了性價(jià)比,也降低了可靠性;RCD緩沖電路雖然結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單,價(jià)格最便宜,但由于電阻消耗了能量,效率較低,在各種軟開關(guān)技術(shù)中性能最差;而諧振變換器雖然實(shí)現(xiàn)了ZVS或ZCS,減少了開關(guān)損耗,但諧振能量必須足夠大,才能創(chuàng)造ZVS或ZCS條件,而且諧振電路中循環(huán)電流較大,還必須在特定的軟開關(guān)控制器的控制信號(hào)下工作,增加了通態(tài)損耗、增加了成本、降低了可靠性。與這三種方法不同,無源無損緩沖電路既不使用有源器件,也不使用耗能元件,因而兼具以上三種方法的優(yōu)點(diǎn)。其結(jié)構(gòu)與RCD緩沖電路一樣簡(jiǎn)單,效率與有源緩沖電路、諧振變換器一樣高,電磁干擾小、造價(jià)低、性能好、可靠性高,因而獲得了廣泛的應(yīng)用。
目前,無源無損緩沖技術(shù)雖已比較成熟,但在國內(nèi)外仍不時(shí)有新的2 拓?fù)浞诸?
圖 1 無 源 無 損 緩 沖 電 路 拓 撲 結(jié) 構(gòu)
3 結(jié)構(gòu)原理與實(shí)現(xiàn)方法
硬開關(guān)電路在開關(guān)時(shí),存在3種損耗:
1)開通時(shí),由續(xù)流二極管的反向恢復(fù)電流引起的浪涌電流,會(huì)導(dǎo)致較大的導(dǎo)通損耗;
2)開通時(shí),MOSFET的寄生結(jié)電容放電會(huì)引起損耗;
3)關(guān)斷時(shí),MOSFET的結(jié)電容電壓的快速增加,會(huì)導(dǎo)致較大的關(guān)斷損耗。
針對(duì)硬開關(guān)電路的上述損耗構(gòu)成,一個(gè)基本的無源無損緩沖電路一般都包含3個(gè)功能電路:
圖2為文獻(xiàn)[8]提出的一種無源再生式的軟開關(guān)Boost變換器,它是傳統(tǒng)的L+RCD復(fù)合型緩沖電路的改進(jìn)。其改進(jìn)點(diǎn)包括:
2)去掉專門的功率電感器L,巧妙地用一個(gè)同輸入電感Lp耦合的小功率繞組La代替。
1)輸入電壓Vi恒定,主電感Lp遠(yuǎn)大于緩沖電感Ls,以致輸入電流Is恒定;
3)只考慮續(xù)流二極管D的反向恢復(fù)電流和主開關(guān)S的開關(guān)過渡時(shí)間,其它元器件均為理想的;
4)初始狀態(tài)為S關(guān)斷,D開通,iD=Is。
則對(duì)感性負(fù)載CCM工作情況,穩(wěn)態(tài)時(shí)每個(gè)周期可以分為以下6個(gè)模態(tài),相應(yīng)的等效電路圖和主要波形圖如圖3及圖4所示。
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關(guān)鍵詞:無源無損緩沖電路;DC/DC變換器;功率因數(shù)校正
1 概述
在硬開關(guān)電路中,有源開關(guān)器件連接在剛性的電壓源或電流源上,開關(guān)損耗大、電磁干擾嚴(yán)重、可靠性低,且隨著開關(guān)頻率的提高,這種現(xiàn)象更為嚴(yán)重。為了克服這些缺陷,軟開關(guān)技術(shù)被廣泛采用。
有源緩沖電路、RCD緩沖電路、諧振變換器、無源無損緩沖電路是常用的軟開關(guān)技術(shù)。其中,有源緩沖電路通過增添輔助開關(guān)以減少開關(guān)損耗,但這也增加了主電路和控制電路的復(fù)雜程度,從而增大了性價(jià)比,也降低了可靠性;RCD緩沖電路雖然結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單,價(jià)格最便宜,但由于電阻消耗了能量,效率較低,在各種軟開關(guān)技術(shù)中性能最差;而諧振變換器雖然實(shí)現(xiàn)了ZVS或ZCS,減少了開關(guān)損耗,但諧振能量必須足夠大,才能創(chuàng)造ZVS或ZCS條件,而且諧振電路中循環(huán)電流較大,還必須在特定的軟開關(guān)控制器的控制信號(hào)下工作,增加了通態(tài)損耗、增加了成本、降低了可靠性。與這三種方法不同,無源無損緩沖電路既不使用有源器件,也不使用耗能元件,因而兼具以上三種方法的優(yōu)點(diǎn)。其結(jié)構(gòu)與RCD緩沖電路一樣簡(jiǎn)單,效率與有源緩沖電路、諧振變換器一樣高,電磁干擾小、造價(jià)低、性能好、可靠性高,因而獲得了廣泛的應(yīng)用。
目前,無源無損緩沖技術(shù)雖已比較成熟,但在國內(nèi)外仍不時(shí)有新的2 拓?fù)浞诸?
圖 1 無 源 無 損 緩 沖 電 路 拓 撲 結(jié) 構(gòu)
3 結(jié)構(gòu)原理與實(shí)現(xiàn)方法
硬開關(guān)電路在開關(guān)時(shí),存在3種損耗:
1)開通時(shí),由續(xù)流二極管的反向恢復(fù)電流引起的浪涌電流,會(huì)導(dǎo)致較大的導(dǎo)通損耗;
2)開通時(shí),MOSFET的寄生結(jié)電容放電會(huì)引起損耗;
3)關(guān)斷時(shí),MOSFET的結(jié)電容電壓的快速增加,會(huì)導(dǎo)致較大的關(guān)斷損耗。
針對(duì)硬開關(guān)電路的上述損耗構(gòu)成,一個(gè)基本的無源無損緩沖電路一般都包含3個(gè)功能電路:
圖2為文獻(xiàn)[8]提出的一種無源再生式的軟開關(guān)Boost變換器,它是傳統(tǒng)的L+RCD復(fù)合型緩沖電路的改進(jìn)。其改進(jìn)點(diǎn)包括:
2)去掉專門的功率電感器L,巧妙地用一個(gè)同輸入電感Lp耦合的小功率繞組La代替。
1)輸入電壓Vi恒定,主電感Lp遠(yuǎn)大于緩沖電感Ls,以致輸入電流Is恒定;
3)只考慮續(xù)流二極管D的反向恢復(fù)電流和主開關(guān)S的開關(guān)過渡時(shí)間,其它元器件均為理想的;
4)初始狀態(tài)為S關(guān)斷,D開通,iD=Is。
則對(duì)感性負(fù)載CCM工作情況,穩(wěn)態(tài)時(shí)每個(gè)周期可以分為以下6個(gè)模態(tài),相應(yīng)的等效電路圖和主要波形圖如圖3及圖4所示。
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