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固定频率谐振式DC/DC变换器

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固定频率谐振式DC/DC变换器

电源适配器在PWM变换器和谐振式变换器基础上发展起来的移相调制式变换器( PSPWM)具有PWM变换器的频率固定、导通损耗低以及谐振式变换器的功率开关器件开关损耗低等优点因而有很大的应用价值。单一谐振元件(一个 串联电感)的 PSPWM变换器的输出二极管上的电压应力大,输出噪声较大;四元件(串联调4%本+c2本Ac谐、并联失谐拓扑形式)的 PSPWM变换器在低电压输入、低电压大电流输出时具有很高的效「v率,因为在高压输入时串联谐振电容器承受的=c=vD本“电压应力较大;三元件(一个串联电感、并联调谐)的 PSPWM变换器比较适合高电压输入、大eTC Et功率和极低纹波输出的系统 图4-43为三元件的并联调谐变换器主电路图。本变换器采用移相调制控制方式,在逆变器的输出端产生一高频准方波波形。串联电感图443并联调谐DC/DC谐振变换器Ls的作用为:对高频准方波中的谐波分量形成高阻抗;在零电压区间抑制并联电容器Cp向全桥逆变器放电;与缓冲电容器C1~C4一起确保 MOSFET零电压开关。并联支路(L、C)为变压器提供准正弦的稳定电压源并将环流限制在并联支路内高频准方波电压波形加在串、并联支路的两端,流过串联电感的是相位滞后、边缘呈近似指数上升/下降的谐波电流波形,而并联支路和变压器两端是近似正弦的电压波形。变压器次级的二极管将准正弦电压整流,经输出滤波器(L。、C。)滤波后得到纹波极小的直流电压输出只需控制逆变器的相移角,无论输入电压和输出负载如何变化,输出电压都可维持在所需的电平上

图4-43所示的变换器在一个稳态周期内有8个不同的区间,由于波形半周期对称,因此以下仅介绍变换器负半周内的四个区间的工作情况。

区间1:此区间内,开关V1、V2导通,并流过正向谐振电流ls。V1、V2的同时导通使逆变器的输出电压Us出现零电压区间。为了调节或改变输出直流电压,必须有一段零电压区间  以控制由输入端流到输出端的功率大小。


区间2:此区间一开始,选通信号Un就不加到开关V1的栅极,V1关断,缓冲电容C1开  始充电。同时,由于谐振电流Is为正向,开关V4上的缓冲电容C4开始向谐振电路放电,一旦  C4两端电压降至零时,正向谐振电流迫使开关V4两端的反并联二极管VD4导通。二极管  VD4和开关V2的同时导通使逆变器输出端出现负电压Us。由于储存在缓冲电容中的能量  是向谐振电路释放的,缓冲电容C1大一些可使开关V1上的电压缓慢上升,这就确保了开关  的关断损耗近似为零。


区间3:此区间一开始,选通信号U加到开关V4的栅极,谐振电流Is由反并联二极管VD4流向开关V4。由于二极管VD4的导通先于开关V4,因此开关V4是在零电压下导通的。这就确保开关的零开通损耗。在此区间,开关V2和V4导通,逆变器输出端出现负电压Us,功率从输入直流电源适配器流向谐振电路。


点区间4:本区间一开始,开关V2的栅极电压为零,v2关断,缓冲电容C2开始充电,同时由于谐振电流Is为反向,开关V3上的缓冲电容C3开始向谐振电路放电,一旦缓冲电容C3两端的电压降至零,反向谐振电容就追使二极管VD3导通。开关V4和反并联二极管VD3的同时导通使逆变器输出电压U,出现零电压区间。开关V2上的缓冲电容C2大一些可使开关V2上的电压缓慢上升,从而消除开关V2的关断损耗。

  由于开关总是在近似为零的电压下导通、关断,减小了开关损耗。而缓冲电容总是向谐振电路放电,没有缓冲损耗。可见本变换器基于谐振电流的延迟特性,实现了无损耗开关,同时谐振电路又向负载提供所需的输出电流lp.


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| 发布时间:2018.06.06    来源:电源适配器厂家
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