电流模式控制移相全桥零电压软开关(ZVS)DC/DC功率变换器
发布时间:2008/5/29 0:00:00 访问次数:709
引言
随着计算机与通信技术的飞速发展,作为配套设备的开关电源也获得了长足进步,并随着新器件、新理论、新电磁材料和变换技术以及各种辅助设计分析软件的不断问世,开关电源的性能不断提高。本文介绍一种新型的高频dc/dc开关变换器,并成功地应用在军用充电机上。
引言
dc/dc变换器主电路
改进型移相全桥zvs dc/dc变换器主电路结构和各点波形对照如图1、图2所示。
由于电路工作状态在一个周期内可以分为两个完全一样的过程,所以以下仅仅分析半个周期的情况,而这半个周期又可分为以下三种开关模态。
● 开关模态1,t0<t<t1,其中t1=dts/2
此时q1和q4同时导通,变压器副边电感l1和整流管ds2导通,原边能量向负载端传递。此模态的等效电路见图3。
其中,a为变压器变比,vin是直流母线电压,i1和i2分别是电感l1和l2电流(l1=l2=ls),此时有等式(1)成立。
(1)
(2)
ip(t)=ai1(t) (3)
当q4关断时该模态过程结束。
● 开关模态2,t1<t<t2,其中t2≤ts/2
在t1时刻关断q4,此时副边电感l1中储存的能量给q4电容(或并联电容)充电,同时将q3两端电容电荷放掉。为了实现软开关,q4关断和q3开通之间至少要存在一死区时间 δt1,使得在q3开通前d3首先导通,且有下式成立。
ip1δt1=2ceffvin (4)
其中ceff是开关管漏源两端等效电容,ip1为t1时刻变压器原边流过电流。当d3导通后,变压器副边两个二极管ds1和ds2同时导通,电路工作在续流状态。此时等效电路如图4所示。
此时有如下电路方程成立。
(5)
(6)
(7)
(8)
rt=rmosfet+rxfmr (9)
其中d为脉冲占空比,fs为电路工作频率,l’ik为主边变压器漏感(或与外接电感的串联值),rt是变压器原边等效电阻,τ是原边等效电流衰减时间常数,vfp是反并联二极管导通压降。
● 开关模态3,t2<t<t3,其中t3=ts/2
处于该模态时,电路原边导通情况与以上的模态2一致。此时由于换流过程结束,ds2关断,所以等效电路如图5所示。
此时有电路方程如下。
这时i1、i2与模态2相同,但是ds1中将流过全部的负载电流。当q1关断时该模态结束,此时副边电感l2中存储的能量同时给开关管q1和q2漏源端电容充电和放电。
q1关断后,
随着计算机与通信技术的飞速发展,作为配套设备的开关电源也获得了长足进步,并随着新器件、新理论、新电磁材料和变换技术以及各种辅助设计分析软件的不断问世,开关电源的性能不断提高。本文介绍一种新型的高频dc/dc开关变换器,并成功地应用在军用充电机上。
dc/dc变换器主电路
改进型移相全桥zvs dc/dc变换器主电路结构和各点波形对照如图1、图2所示。
由于电路工作状态在一个周期内可以分为两个完全一样的过程,所以以下仅仅分析半个周期的情况,而这半个周期又可分为以下三种开关模态。
● 开关模态1,t0<t<t1,其中t1=dts/2
此时q1和q4同时导通,变压器副边电感l1和整流管ds2导通,原边能量向负载端传递。此模态的等效电路见图3。
其中,a为变压器变比,vin是直流母线电压,i1和i2分别是电感l1和l2电流(l1=l2=ls),此时有等式(1)成立。
(1)
(2)
ip(t)=ai1(t) (3)
当q4关断时该模态过程结束。
● 开关模态2,t1<t<t2,其中t2≤ts/2
在t1时刻关断q4,此时副边电感l1中储存的能量给q4电容(或并联电容)充电,同时将q3两端电容电荷放掉。为了实现软开关,q4关断和q3开通之间至少要存在一死区时间 δt1,使得在q3开通前d3首先导通,且有下式成立。
ip1δt1=2ceffvin (4)
其中ceff是开关管漏源两端等效电容,ip1为t1时刻变压器原边流过电流。当d3导通后,变压器副边两个二极管ds1和ds2同时导通,电路工作在续流状态。此时等效电路如图4所示。
此时有如下电路方程成立。
(5)
(6)
(7)
(8)
rt=rmosfet+rxfmr (9)
其中d为脉冲占空比,fs为电路工作频率,l’ik为主边变压器漏感(或与外接电感的串联值),rt是变压器原边等效电阻,τ是原边等效电流衰减时间常数,vfp是反并联二极管导通压降。
● 开关模态3,t2<t<t3,其中t3=ts/2
处于该模态时,电路原边导通情况与以上的模态2一致。此时由于换流过程结束,ds2关断,所以等效电路如图5所示。
此时有电路方程如下。
这时i1、i2与模态2相同,但是ds1中将流过全部的负载电流。当q1关断时该模态结束,此时副边电感l2中存储的能量同时给开关管q1和q2漏源端电容充电和放电。
q1关断后,
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