固定頻率諧振式DC/DC變換器

電源適配器在PWM變換器和諧振式變換器基礎上發(fā)展起來的移相調制式變換器( PSPWM)具有PWM變換器的頻率固定?導通損耗低以及諧振式變換器的功率開關器件開關損耗低等優(yōu)點因而有很大的應用價值?單一諧振元件(一個 串聯(lián)電感)的 PSPWM變換器的輸出二極管上的電壓應力大,輸出噪聲較大;四元件(串聯(lián)調4%本+c2本Ac諧?并聯(lián)失諧拓撲形式)的 PSPWM變換器在低電壓輸入?低電壓大電流輸出時具有很高的效?v率,因為在高壓輸入時串聯(lián)諧振電容器承受的=c=vD本“電壓應力較大;三元件(一個串聯(lián)電感?并聯(lián)調諧)的 PSPWM變換器比較適合高電壓輸入?大eTC Et功率和極低紋波輸出的系統(tǒng) 圖4-43為三元件的并聯(lián)調諧變換器主電路圖?本變換器采用移相調制控制方式,在逆變器的輸出端產(chǎn)生一高頻準方波波形?串聯(lián)電感圖443并聯(lián)調諧DC/DC諧振變換器Ls的作用為:對高頻準方波中的諧波分量形成高阻抗;在零電壓區(qū)間抑制并聯(lián)電容器Cp向全橋逆變器放電;與緩沖電容器C1~C4一起確保 MOSFET零電壓開關?并聯(lián)支路(L?C)為變壓器提供準正弦的穩(wěn)定電壓源并將環(huán)流限制在并聯(lián)支路內高頻準方波電壓波形加在串?并聯(lián)支路的兩端,流過串聯(lián)電感的是相位滯后?邊緣呈近似指數(shù)上升/下降的諧波電流波形,而并聯(lián)支路和變壓器兩端是近似正弦的電壓波形?變壓器次級的二極管將準正弦電壓整流,經(jīng)輸出濾波器(L??C?)濾波后得到紋波極小的直流電壓輸出只需控制逆變器的相移角,無論輸入電壓和輸出負載如何變化,輸出電壓都可維持在所需的電平上

圖4-43所示的變換器在一個穩(wěn)態(tài)周期內有8個不同的區(qū)間,由于波形半周期對稱,因此以下僅介紹變換器負半周內的四個區(qū)間的工作情況?

區(qū)間1:此區(qū)間內,開關V1?V2導通,并流過正向諧振電流ls?V1?V2的同時導通使逆變器的輸出電壓Us出現(xiàn)零電壓區(qū)間?為了調節(jié)或改變輸出直流電壓,必須有一段零電壓區(qū)間  以控制由輸入端流到輸出端的功率大小?

區(qū)間2:此區(qū)間一開始,選通信號Un就不加到開關V1的柵極,V1關斷,緩沖電容C1開  始充電?同時,由于諧振電流Is為正向,開關V4上的緩沖電容C4開始向諧振電路放電,一旦  C4兩端電壓降至零時,正向諧振電流迫使開關V4兩端的反并聯(lián)二極管VD4導通?二極管  VD4和開關V2的同時導通使逆變器輸出端出現(xiàn)負電壓Us?由于儲存在緩沖電容中的能量  是向諧振電路釋放的,緩沖電容C1大一些可使開關V1上的電壓緩慢上升,這就確保了開關  的關斷損耗近似為零?

區(qū)間3:此區(qū)間一開始,選通信號U加到開關V4的柵極,諧振電流Is由反并聯(lián)二極管VD4流向開關V4?由于二極管VD4的導通先于開關V4,因此開關V4是在零電壓下導通的?這就確保開關的零開通損耗?在此區(qū)間,開關V2和V4導通,逆變器輸出端出現(xiàn)負電壓Us,功率從輸入直流電源適配器流向諧振電路?

點區(qū)間4:本區(qū)間一開始,開關V2的柵極電壓為零,v2關斷,緩沖電容C2開始充電,同時由于諧振電流Is為反向,開關V3上的緩沖電容C3開始向諧振電路放電,一旦緩沖電容C3兩端的電壓降至零,反向諧振電容就追使二極管VD3導通?開關V4和反并聯(lián)二極管VD3的同時導通使逆變器輸出電壓U,出現(xiàn)零電壓區(qū)間?開關V2上的緩沖電容C2大一些可使開關V2上的電壓緩慢上升,從而消除開關V2的關斷損耗。

  由于開關總是在近似為零的電壓下導通?關斷,減小了開關損耗?而緩沖電容總是向諧振電路放電,沒有緩沖損耗?可見本變換器基于諧振電流的延遲特性,實現(xiàn)了無損耗開關,同時諧振電路又向負載提供所需的輸出電流l_p.

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