ZCV/ZVS準諧振轉換器
發布時間:2008/10/7 0:00:00 訪問次數:2197
圖1(a)、(b)分別表示buck zcs和zvs半波準諧振轉換器(quasi-resonant converter),點畫線框內的子電路稱為zcs/zvs諧振開關,是在開關管上附加諧振網絡構成的,利用局部諧振實現zcs或zvs。諧振電路中的電感lr包括電路中可能有的雜散電感和變壓器漏感,諧振電容cr包括開關管中的結電容。
圖1(a)中,當開關管v導通時,lrcr諧振,開關管的電流按準正弦規律變化,但需注意的是,這時的諧振頻率并不一定等于開關頻率。當電流諧振到零時,令開關管v關斷,諧振停止。實現零電流關斷。圖2(a)、(b)分別表示buck zvs-qrc和zcs-qrc開關管的電流電壓波形。
圖2(a)中的諧振電流峰值
(1)
式中,io為負載電流;imax為流過開關管的電流峰值。
特征阻抗
(2)
可見,zcs-qrc開關管上承受較大的電流或電流應力(current stress),定義電流應力
ki=imax/io (3)
但zcs-qrc開關管承受的電壓應力并不大,定義電壓應力
kv=umax/ui (4)
因為umax=ui,故kv=1.
[例]buck zcs-qrc,ui=20v,io=2a,lr=1.6,μh,cr=64nf,zn=5ω
代入式(1),得imax=6a,電流應力ki=imax/io=6/2=3
zcs-qrc的主要缺點是:由于開關管的輸出電容使容性開通的損耗增大,限制了它的最大開關頻率,一般要小于1 mhz。
圖2(b)所示的zvs諧振開關中9當開關管關斷時,lrcr串聯諧振,電容cr(即開關管的輸出電容)電壓按準正弦規律變化,當它自然過零時,令開關管開通,電容電壓放電到零,實現了零電壓開通。利用功率mosfet做主開關時,zvs-qrc的開關頻率可以達到10 mhz,從而提高了開關轉換器的功率密度。zvs開關電流應力ki=1。開關承受的最大電壓umax可以按式(5)計算
umax=ui max+io maxzn (5)
式中 io max—最大負載電流;
ui max——最大輸入電壓。
可見,umax與zvs-qrc的運行條件有關。
諧振電壓峰值過高,使開關管承受過大的電力應力(達5~10倍),是zvs-qrc的一個主要問題。為了解決zvs-qrc諧振電壓峰值過高的問題,促進人們對早年提出的有源鉗位開關轉換器的重新認識和研究。
從圖1中不難看出,zcs諧振開關和zvs諧振開關是互為對偶的。而且只要在buck pwm開關轉換器電路中,用zcs/zvs諧振開關代替pwm開關。同理,也可以得到其他各種類型的zcs/zvs-qrc電路,如boast,cuk,sepic,zeta,forward,flyback及橋式轉換器等。
歡迎轉載,信息來自維庫電子市場網(www.dzsc.com
圖1(a)、(b)分別表示buck zcs和zvs半波準諧振轉換器(quasi-resonant converter),點畫線框內的子電路稱為zcs/zvs諧振開關,是在開關管上附加諧振網絡構成的,利用局部諧振實現zcs或zvs。諧振電路中的電感lr包括電路中可能有的雜散電感和變壓器漏感,諧振電容cr包括開關管中的結電容。
圖1(a)中,當開關管v導通時,lrcr諧振,開關管的電流按準正弦規律變化,但需注意的是,這時的諧振頻率并不一定等于開關頻率。當電流諧振到零時,令開關管v關斷,諧振停止。實現零電流關斷。圖2(a)、(b)分別表示buck zvs-qrc和zcs-qrc開關管的電流電壓波形。
圖2(a)中的諧振電流峰值
(1)
式中,io為負載電流;imax為流過開關管的電流峰值。
特征阻抗
(2)
可見,zcs-qrc開關管上承受較大的電流或電流應力(current stress),定義電流應力
ki=imax/io (3)
但zcs-qrc開關管承受的電壓應力并不大,定義電壓應力
kv=umax/ui (4)
因為umax=ui,故kv=1.
[例]buck zcs-qrc,ui=20v,io=2a,lr=1.6,μh,cr=64nf,zn=5ω
代入式(1),得imax=6a,電流應力ki=imax/io=6/2=3
zcs-qrc的主要缺點是:由于開關管的輸出電容使容性開通的損耗增大,限制了它的最大開關頻率,一般要小于1 mhz。
圖2(b)所示的zvs諧振開關中9當開關管關斷時,lrcr串聯諧振,電容cr(即開關管的輸出電容)電壓按準正弦規律變化,當它自然過零時,令開關管開通,電容電壓放電到零,實現了零電壓開通。利用功率mosfet做主開關時,zvs-qrc的開關頻率可以達到10 mhz,從而提高了開關轉換器的功率密度。zvs開關電流應力ki=1。開關承受的最大電壓umax可以按式(5)計算
umax=ui max+io maxzn (5)
式中 io max—最大負載電流;
ui max——最大輸入電壓。
可見,umax與zvs-qrc的運行條件有關。
諧振電壓峰值過高,使開關管承受過大的電力應力(達5~10倍),是zvs-qrc的一個主要問題。為了解決zvs-qrc諧振電壓峰值過高的問題,促進人們對早年提出的有源鉗位開關轉換器的重新認識和研究。
從圖1中不難看出,zcs諧振開關和zvs諧振開關是互為對偶的。而且只要在buck pwm開關轉換器電路中,用zcs/zvs諧振開關代替pwm開關。同理,也可以得到其他各種類型的zcs/zvs-qrc電路,如boast,cuk,sepic,zeta,forward,flyback及橋式轉換器等。
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