推挽正激软开关电路谐振网络的分析与设计.Stamped

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20年 04

8月

电工技术学报TRA NSACT1 0N S OF CH I NA ELECTR0TE CHN I CAL S0CI ETY

Vo . 9 NO. 11 8

第 l 9卷第 8期

Au g.

2 0 0 4

推挽正激软开关电路谐振网络的分析与设计王慧贞戴卫力 (南京航空航天大学航空电源航空科技重点实验室南京 2 0 1 10 6)

摘要文章研究了实现推挽正激软开关电路的条件与方法，分析了三种软开关谐振网络，简单介绍了软开关电路的工作原理；谐振环流能量与损耗的角度对各个谐振网络进行了分析比较，从 说明了各自的特点，并在此基础上给出了各方案下谐振参数的设计准则，最后根据理论分析设计并研制了一台 7 V/0 0 (0 Hz的原理样机。通过实验对比，验证了理论分析的正确性和各方 6 10 W 8 k )案的可行性，明确了各自的应用场合。关键词：软开关推挽正激辅助绕组 Z S Z C CT中图分类号：T 6 M4 4

An l ssa s g nsde a i n o he Re o a t r f a y i nd De i n C0 i r t0 sf rt s n ntNe wo k o Pus Pul Fo wa d S f - w ic ng Co e t r h- l r r o t S t hi nv r e W an uihe D aiWeii gH z n l

( nigUnv ri f rn uis Asrn uis Najn 2 0 1 C ia Na j iest o o a t& n y Ae c t at o c nig 106 hn )Abs r ct The c ta ond ton a e hod a e su id f r c iv n h r— re tS th n ZCS ii nd m t r td e o h e i g teZe o Cu n— wi i g( a c )na yz h i& Ze o Cu r n—r n ii n( CT) M e n i, ntod e t e nds o e o ntn t or r— re tta sto Z . a wh l r uc hr e ki f r s na e w k;a l e t e r e i

wor ng prn i e sm p y a d r s e tv ha

a t r c or ng t he t nk c r e ne gy a he l s e ki i c pl i l n e p c i e c r c e s a c di o t a ur nte r nd t o s sofa uxii r O SFET.D e i ui n e o h t or pa a et r r ve n d t i ba ed on a a y i la y M sgn g da c ft e ne w k r m e sa e gi n i e a l s n l s s a ove a he c ii a r m et r r de tfe b nd t rtc lpa a e s a e i n ii d.I h n n t e e d,t e a i he op r ton,a a ys s ea u e nd d i n l i,f t r s a esgn co i e a i ns a e il ta e d ve ii d on a 7 ns d r to r lus r t d an rfe 6V/ k 0kH Z O SFET s d e e i e a ic t 1W 8 M ba e xp rm nt lc r ui.

M o e v r p l ain f l n x eln e n ia v na e frse t e rs n n￣ wok r ro e,a pi t i d a d e c l c s a d ds d a tg so e p ci eo a tr t r sae c o e e v ei e ii d by c d ntfe om pa e ih t e of— w ic ng t pol gy. r d w t hr e s t s t hi o o

/

Ke ywor ds: Sof— wich, ts t pus p lf wa d, h— ul or r ZCS,a uxii r ndi la wi ng, y ZCT

1

引言功率变换器的软开关技术在当今电源领域得到

谐振网络 (:增加两个单向导通二极管 VD5 b)、 VD6把谐振电感 L移出主回路，成 Z T方案【。, r构 C 4 l谐振网络 ( )由文献[]得启示，在变压器 C: 5所

了广泛应用。它不仅可以提高变换器的可靠性和开关频率，还可以减小体积和重量，降低开关过程中的开关损耗，提高整机效率。图 1给出了基于推挽正激电路【2不同谐振网络的软开关方案。 1 l的 谐振网络 ( ) a:

利用变压器二次漏感和谐振电容组成谐振支路，谐振电感位于主功率回路中，构成 Z CS方案 1 3。

的二次侧增加一个辅助绕组和整流桥，谐振电感、与谐振电容组成一个独立的谐振网络，构成变压器辅助绕组方案。 文献[~ 5对谐振网络及其参数的取值大小 3】

并没有详加分析。本文从能量的角度确立了理论依据并根据谐振电感值大小的差异引出了不同谐振模式的分析探讨。

收稿日期 2 0— 4 O改稿日期 2 0— 6 O 0 4 0一 1 04 0一 1

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第 1 9卷第 8期

王慧贞等推挽正激软开关电路谐振网络的分析与设计

7 9

( )t~ t:在 t时刻前，VS、VS均关断， 1 o l o l 2 漏感平均电流， f在一次侧环流，负载电流通过整 a6 谐振网络尺L

流桥[~ VD】流。此时，谐振电感电流和谐振 VD。续电容电压为零。t时刻 VS开通，二次电压 o l加在二次绕组上，电流从 0开始线性上升。时，同 VD 、 VD3电流开始线性上升，VD2、VD4电流线性下降。t时刻，I lI3升到，。 l D= D上 0

( )t~t:在此时间段内，根据谐振网络的 2 l 4不同，工作模态不尽相同。 谐振网络 ( ) t刻，VD。自然导通， a: l时 反向截止，( a) ( b) () c

和

C开始谐振。由于漏感较小，过/, 2刻 VD经 2 t时 为 2 i保持不变，f保持为负载电 KV L r流 I。t时刻，开通 VS,L和 c继续被打断的谐 o 3 。 r振过程。t时刻，f减小至零，VDl 4 L。、VD3电流关零断，减小了反向恢复，二次电流减小至零。此时一图 1推挽正激软开关电路谐振网络拓扑 Fi . Re o a tn t o k t p l y o PFC t g1 s n n e w r o o og fP wihs t s t h n ic i of— wic i g c r u t

次侧只有漏感平均电流， a励磁电流在输入电源 和—Ⅳ一一 CⅣ2构成的回路中环流，开关管中电流为谐振网络 ( )和 ( ) b

C:工作过程与 ( )类似， a 但 t时刻后的谐振电流为 0 a 2。( )和 ( )的谐振激 b励源电压为；( )则为，。根据谐振电感值 C l 大小的不同，工作模态还稍有变化。(细分析见本详文 4)

2简要的工作模态分析在简要分析电路工作原理之前假设所有元件均为理想器件，恒流源。

零。t时刻以后，VS可以零电流关断。 4 l

、 c、尺L以看成一个电流为，的 f可 0为直流输入电压，L为谐振电感， r

图 1中，

c为谐振电容，L为功率变压器二次等效漏感，主变 r 压器一、二次变比 K NJ,变压器辅助绕组与一次= Nl的变比，ⅣfⅣl图 2给出了简要的工作原理波形。 l/。:| ll, l I2 lI 1

( )t~ t:t时刻开始，谐振电容放电提供 3 4 6 4全部的负载电流，电容电压为 (表 1。t时见 ) 5刻，可以零电流关断 VS;t时刻，电容电压减小 6

I

到 0若电容值太大，谐振电容电压在辅管关断时。则不能放至零。 (细分析见本文 4)详—

+I

]—

表 1不同谐振网络方案下 t时刻谐振电容电压表达式 4Ta 1 Re o a a c t rv la e e p e s o tt n b. s n nt pa io o t g x r s i nsa 4 i c

cJ

I

d f e e ta e o a e wo k if r n i l s n nt t r r n

r 11一 一I

I

谐振网络方案

‘(4时刻谐振电容电压 ) t

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f —

zc方案 s Z CT方案变压器辅助绕

{ +同上一

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l l, 0

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Z C SZT C

组案方

gi (— ) 1[,(— ) v+ n√ Z。2 】 n 2一 1/n】

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l Il

( )t~ t:t刻，负载电流，通过整流桥 4 6 8 6时 0 ( VD4 VD~ )续流， t刻，可以零电压/电流 7时零关断辅助开关管 VS。t刻，零电流开通主开关 8时管 VS, …… 此处隐藏：8496字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……