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有源钳位ZVS PWM正激式转换器的工作原理

发布时间:2008/10/9 0:00:00 访问次数:785

  有源钳位zvs pwm正激式转换器如图1(b)所示,假设满足零电压开通条件,在稳态运行时,一个开关周期内,有源钳位zvs pwm正激式转换器各主要电量的波形(工作波形),如图1(c)所示。图中v1和vc分别为开关管v1和vc的工作波形,uds1为主开关管v1(功率mosfet管)d-s极之间的端电压,im为变压器的励磁电流。

  假定v1开通前,钳位电容c上的电压为uc,从to开始,-个开关周期可以分为六种开关模式,见表1。

  设t<t0时,开关管v1、vc均关断。电压uds1谐振下降(t=t0时 uds1=0),变压器初级电流从最大负载电源线性上升(即反向电流逐渐减小)。

  1、t0~t1是能量传送时段,在t=to时刻,主开关管v1开通(由以后分析可知,t=to时,v1的体内二极管dv1导通,因此v1是zv开通),钳位开关管vc关断。变压器磁心正向励磁,初级电流则从第三象限内某一值向第一象限过渡。次级整流二极管d1导通,续流二极管d2阻断。能量从输人端传送到负载;相当于一般的pwm正激式转换器的工作情况。v1端电压uds1=0,vc端电压uds2=ui+uc,uc为钳位电容电压。

  2、t1~t2是谐振时段。在t=t1时,v1在结电容作用下软关断。vc仍然关断。v1和vc的结电容cs和ccs,与变压器的励磁电感lm谐振;v1端电压uds1谐振上升,t=t2时刻达到ui;变压器励磁电流到达最大正值im;在此期间次级整流二极管d1导通。

  3、t2~t3是谐振时段。uds1继续谐振上升,在t=t3时刻,达到ui+uc,变压器励磁电流下降,磁心开始磁复位;在此期间次级整流二极管d1阻断,d2续流,vc的体内二极管dvc导通。

  4、t3~t4是钳位时段。由于vc的体内二极管dvc导通,uds1钳位在:

   (1)


  因而限制了电压应力。变压器励磁电流下降,由正变负,在t=t4时,达到负最大值。

  在这一时段内,可以使钳位开关vc软开通。vc的体内二极管导通后,钳位电容cc有充放电过程,ic流动,先充电,后放电。

   (2)

  式中 △uc——钳位电容cc上的交流电压分量(纹波值)。

  可以证明,钳位电容cc上的电压纹波为


(3)

  即开关频率fs越高,△uc越小。若△uc<<uc,则可以认为钳位电容上的电压基本恒定。

  5、t4~t5是谐振时段。v1仍为关断状态,t=t4时,vc软关断。结电容cs、cc与变压器励磁电感lm再次谐振,uds1谐振下降,t=t5时uds1=ui;在一个开关周期内,变压器的励磁电流由负最大值线性地变化到正最大值,再线性地变化到负最大值,应保持磁心在两个半周期内承受的伏秒面积平衡,参看图1(c)中uds1曲线的阴影面积。变压器初级绕组上的电压,up=ui-uds1。

  6、t5~t0是谐振时段,t0=t6,本周期结束,下一周期开始的时间。t>t5时,udsl继续谐振下降,t=t′0时,uds1=0,v1的体内二极管dv1时通,uds1被钳位到零,为下一个周期主开关管v1零电压开通创造条件。在这一时间段变压器的初级电流线性上升。

  由以上介绍可知,主开关管v1的最大电压uds1被钳位在:

(4)

欢迎转载,信息来源维库电子市场网(www.dzsc.com)



  有源钳位zvs pwm正激式转换器如图1(b)所示,假设满足零电压开通条件,在稳态运行时,一个开关周期内,有源钳位zvs pwm正激式转换器各主要电量的波形(工作波形),如图1(c)所示。图中v1和vc分别为开关管v1和vc的工作波形,uds1为主开关管v1(功率mosfet管)d-s极之间的端电压,im为变压器的励磁电流。

  假定v1开通前,钳位电容c上的电压为uc,从to开始,-个开关周期可以分为六种开关模式,见表1。

  设t<t0时,开关管v1、vc均关断。电压uds1谐振下降(t=t0时 uds1=0),变压器初级电流从最大负载电源线性上升(即反向电流逐渐减小)。

  1、t0~t1是能量传送时段,在t=to时刻,主开关管v1开通(由以后分析可知,t=to时,v1的体内二极管dv1导通,因此v1是zv开通),钳位开关管vc关断。变压器磁心正向励磁,初级电流则从第三象限内某一值向第一象限过渡。次级整流二极管d1导通,续流二极管d2阻断。能量从输人端传送到负载;相当于一般的pwm正激式转换器的工作情况。v1端电压uds1=0,vc端电压uds2=ui+uc,uc为钳位电容电压。

  2、t1~t2是谐振时段。在t=t1时,v1在结电容作用下软关断。vc仍然关断。v1和vc的结电容cs和ccs,与变压器的励磁电感lm谐振;v1端电压uds1谐振上升,t=t2时刻达到ui;变压器励磁电流到达最大正值im;在此期间次级整流二极管d1导通。

  3、t2~t3是谐振时段。uds1继续谐振上升,在t=t3时刻,达到ui+uc,变压器励磁电流下降,磁心开始磁复位;在此期间次级整流二极管d1阻断,d2续流,vc的体内二极管dvc导通。

  4、t3~t4是钳位时段。由于vc的体内二极管dvc导通,uds1钳位在:

   (1)


  因而限制了电压应力。变压器励磁电流下降,由正变负,在t=t4时,达到负最大值。

  在这一时段内,可以使钳位开关vc软开通。vc的体内二极管导通后,钳位电容cc有充放电过程,ic流动,先充电,后放电。

   (2)

  式中 △uc——钳位电容cc上的交流电压分量(纹波值)。

  可以证明,钳位电容cc上的电压纹波为


(3)

  即开关频率fs越高,△uc越小。若△uc<<uc,则可以认为钳位电容上的电压基本恒定。

  5、t4~t5是谐振时段。v1仍为关断状态,t=t4时,vc软关断。结电容cs、cc与变压器励磁电感lm再次谐振,uds1谐振下降,t=t5时uds1=ui;在一个开关周期内,变压器的励磁电流由负最大值线性地变化到正最大值,再线性地变化到负最大值,应保持磁心在两个半周期内承受的伏秒面积平衡,参看图1(c)中uds1曲线的阴影面积。变压器初级绕组上的电压,up=ui-uds1。

  6、t5~t0是谐振时段,t0=t6,本周期结束,下一周期开始的时间。t>t5时,udsl继续谐振下降,t=t′0时,uds1=0,v1的体内二极管dv1时通,uds1被钳位到零,为下一个周期主开关管v1零电压开通创造条件。在这一时间段变压器的初级电流线性上升。

  由以上介绍可知,主开关管v1的最大电压uds1被钳位在:

(4)

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