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一文淺述電路系統(tǒng)中的諧振(中)

冬至子 ? 來(lái)源:來(lái)電雜貨鋪 ? 作者:超 ? 2023-12-05 16:40 ? 次閱讀

在上一篇中,我們建立了諧振電路系統(tǒng)的時(shí)域模型和頻域模型,簡(jiǎn)單地分析了單管并聯(lián)諧振電路實(shí)例中諧振網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用及其實(shí)現(xiàn)零電壓(ZVS)開(kāi)通的機(jī)理。在我的日常工作中,看到了有太多的同行對(duì)軟開(kāi)關(guān)概念及其實(shí)現(xiàn)方式非常感興趣,但是一般的教科書(shū)本里的講解只是在針對(duì)某個(gè)電路拓?fù)渚褪抡撌拢鞣N公式,模態(tài),圖形看得讓人眼花繚亂。這讓很多從業(yè)人員望而生畏,不求甚解。所以今天這篇文章,我們就從軟開(kāi)關(guān)最基本的概念講起,結(jié)合五個(gè)典型的電路,盡量避免復(fù)雜的公式推導(dǎo),一起來(lái)看看軟開(kāi)關(guān)(特別是ZVS),究竟是怎么一回事兒。

一.什么是軟開(kāi)關(guān)

在對(duì)軟開(kāi)關(guān)基本概念做介紹之前,我們首****先看看硬開(kāi)關(guān)在電路系統(tǒng)中存在的問(wèn)題 。下面三張波形圖及后文中全英文的圖片引自南京航空航天大學(xué)任小永老師的 功率電子學(xué)

第1個(gè)問(wèn)題:高頻時(shí)的開(kāi)關(guān)損耗問(wèn)題

圖片

IGBT為例(下文同),硬開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)過(guò)程中,器件Vce電壓與溝道電流Ic(圖中分別用u,i表示)的交疊時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的損耗能量全部轉(zhuǎn)化成了器件半導(dǎo)體芯片的熱能,并且器件的損耗功率與開(kāi)關(guān)頻率成正比。因此當(dāng)開(kāi)關(guān)頻率推向高頻時(shí),硬開(kāi)關(guān)帶來(lái)的開(kāi)關(guān)損耗變大,器件溫升變高,可能使得器件芯片結(jié)溫超過(guò)規(guī)定的最高溫度產(chǎn)生失效。

第2個(gè)問(wèn)題:器件的安全工作區(qū)問(wèn)題

圖片

硬開(kāi)關(guān)過(guò)程中,如果線路中的寄生電感電容參數(shù)較大,器件在開(kāi)關(guān)過(guò)程容易發(fā)生振蕩,使得其電壓電流應(yīng)力超過(guò)器件允許的安全工作區(qū)。為避免這一安全隱患,器件必須大幅降額使用,從而使得器件的利用率低(例如本來(lái)100V輸入的場(chǎng)合,VDS產(chǎn)生了200V的震蕩尖峰,就必須使用至少300V耐壓的器件),這樣就增加了器件的成本。

第3個(gè)問(wèn)題:電磁干擾(EMI)問(wèn)題

在硬開(kāi)關(guān)過(guò)程中,器件的Vce電壓的變化斜率dv/dt和Ic電流的變化斜率di/dt,都會(huì)給電路系統(tǒng)帶來(lái)EMI噪聲。這里我們不做過(guò)多的敘述(之前有讀者希望我能寫(xiě)這方面的內(nèi)容,但其實(shí)我也沒(méi)有太多經(jīng)驗(yàn),不能誤人子弟啊)

為了實(shí)現(xiàn)避免硬開(kāi)關(guān)帶來(lái)的這些問(wèn)題,軟開(kāi)關(guān)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生:

如下圖, 在Vce電壓降到零后再開(kāi)通器件,是零電壓開(kāi)通;在Ic電流降到零后再關(guān)斷器件,是零電流關(guān)斷 。圖中驅(qū)動(dòng)電壓未給出,讀者自行思考驅(qū)動(dòng)波形。

圖片

這里,我們需要知道, 軟開(kāi)關(guān)是一種技術(shù), 包括 零電壓開(kāi)通(ZVS) 技術(shù)和零****電流關(guān)斷(ZCS)技術(shù) ,是為了優(yōu)化電路某些方面性能而產(chǎn)生的技術(shù),并不是一個(gè)具體的電路,更不是指某種特別的開(kāi)關(guān)。

那么,怎樣實(shí)現(xiàn)這個(gè)技術(shù)呢?

搭配諧振網(wǎng)絡(luò)去實(shí)現(xiàn)。

上一篇我們提到的單管并聯(lián)諧振電路就是一種實(shí)現(xiàn)方法。今天我們 再繼續(xù)詳細(xì)介紹幾種零電壓開(kāi)通(ZVS)的實(shí)現(xiàn)方法 (零電流關(guān)斷的方法請(qǐng)感興趣的讀者自行查閱相關(guān)資料)。在此之前,我們先看一些軟開(kāi)關(guān)技術(shù)的嘗試,這些方法并未真正實(shí)現(xiàn)軟開(kāi)關(guān),但可以給我們提供一些思路,我們姑且稱其為弱化版的軟開(kāi)關(guān)技術(shù)。

二.弱化版ZVS技術(shù)

例1.Boost電路的斷續(xù)模式

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這里,我們考慮最基本的電力電子電路之一,Boost電路。其中Q1為IGBT,D1為與IGBT合封的二極管,我們知道,根據(jù)負(fù)載電流的大小和開(kāi)關(guān)頻率等條件,Boost電路可以工作在 連續(xù)模式、斷續(xù)模式、臨界連續(xù)模式 。在斷續(xù)模式,Boost電路一共有三個(gè)模態(tài):

模態(tài)1,開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通,電源電壓直接加在電感L兩端,電感電流上升,電感儲(chǔ)能,此時(shí)開(kāi)關(guān)管兩端電壓Vce=0(忽略飽和壓降)

模態(tài)2,開(kāi)關(guān)管關(guān)斷,由于電感的能量不能突變,電感電流只能改變流通路徑,轉(zhuǎn)向二極管D的那條支路,迫使二極管D導(dǎo)通,給電容C充電的同時(shí)給負(fù)載提供能量,此時(shí)電感兩端電壓翻轉(zhuǎn)變?yōu)樨?fù)壓(Vin-Vo<0),電感電流下降,開(kāi)關(guān)管兩端電壓Vce=Vo(忽略二極管壓降)

模態(tài)3,由于電路工作在斷續(xù)模式,電感電流下降至零后,一個(gè)開(kāi)關(guān)周期還沒(méi)有結(jié)束,此時(shí)會(huì)發(fā)生什么呢?

當(dāng)電感電流降至零后,電感儲(chǔ)能為零。此時(shí)似乎再?zèng)]有電流傳輸路徑了,但我們要考慮到,實(shí)際的開(kāi)關(guān)器件都不是理想的開(kāi)關(guān),而是帶有一定寄生參數(shù)的。這里,我們需要考慮到IGBT的結(jié)電容Coes和二極管的結(jié)電容Cd,此時(shí)電路模型變成下圖:

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在一個(gè)開(kāi)關(guān)周期內(nèi),輸出電容C上的輸出電壓可以認(rèn)為是不變的,因此可以把C及R等效為一個(gè)直流電壓源。可以簡(jiǎn)化得到此時(shí)的諧振網(wǎng)絡(luò)如下圖

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其中iL(0_),ud(0_),ucoes(0_)分別為電感電流剛下降至零時(shí)的狀態(tài)量。這樣,我們就可以用上一篇中提到的頻域的方法或時(shí)域的方法求解模態(tài)3的Coes兩端電壓。根據(jù)圖中的模型,我們得到的Coes兩端的電壓振動(dòng)必然是一個(gè)諧振動(dòng),因?yàn)樯厦娴哪P蜎](méi)有考慮到線路中任何的寄生電阻

當(dāng)我們把各個(gè)元器件及線路的寄生電阻加上后,則電路模型可由下圖表示。圖中,R1,R2,R3分別為電源支路,開(kāi)關(guān)管支路,二極管支路的等效寄生電阻。 這個(gè)電路模型才是符合實(shí)際的阻尼振動(dòng)模型開(kāi)關(guān)管寄生電容Coes的初始能量被逐漸消耗 ,如果開(kāi)關(guān)周期足夠長(zhǎng),那么最Coes兩端的電壓就會(huì)達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定值,這個(gè)穩(wěn)定值即為輸入電壓Vin,二極管D兩端的電壓同樣會(huì)穩(wěn)定在Vo-Vin這個(gè)值。

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那么,我們能否利用這個(gè)電路斷續(xù)時(shí)的諧振過(guò)程,去實(shí)現(xiàn)軟開(kāi)關(guān)呢?

很遺憾,答案是否定的。因?yàn)榻Y(jié)電容中的儲(chǔ)存的能量實(shí)在太小,不足以使得IGBT的VCE電壓再次諧振到零。

但是我們可以退而求其次,找到一個(gè)與軟開(kāi)關(guān)接近的近似的解--谷底開(kāi)通。在阻尼諧振過(guò)程中,當(dāng)IGBT的Vce諧振達(dá)到谷底時(shí),我們?cè)匍_(kāi)通IGBT。 在IGBT開(kāi)通前,Vce電壓被大大減小,雖然此時(shí)仍然是硬開(kāi)關(guān),但硬開(kāi)關(guān)帶來(lái)的損耗溫升EMI問(wèn)題都被大幅減小 ,何樂(lè)而不為呢?

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谷底開(kāi)通技術(shù)被廣泛使用在另一個(gè)基本電力電子電路中---反激(Flyback)電路。接下來(lái),我們來(lái)介紹Flyback電路中的諧振。

例2.反激電路的斷續(xù)模式諧振

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同樣考慮反激電路的斷續(xù)工作模態(tài)3:與Boost斷續(xù)模式類似,上一個(gè)模態(tài)結(jié)束時(shí),變壓器中儲(chǔ)存的能量剛好釋放完,二極管D續(xù)流剛好結(jié)束,副邊電流為零。此時(shí)輸出電容及負(fù)載,副邊二極管結(jié)電容Cd,原邊開(kāi)關(guān)管寄生電容Coes,變壓器T,輸入電壓源,組成諧振網(wǎng)絡(luò)如下:(考慮了線路中的寄生電阻,并應(yīng)用變壓器的漏感模型,同時(shí)忽略變壓器的層間電容,匝間電容等寄生參數(shù))

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將圖中變壓器二次側(cè)的電路折合到原邊,則可得到如下模型:

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針對(duì)該模型,我們同樣可以用上一篇中的頻域方法,得到Coes電壓的解析表達(dá)式。值得注意的是,電路模型中Coes和Cd都是隨開(kāi)關(guān)器件兩端電壓變化而高度非線性變化的,不能看成常數(shù)。篇幅有限,這里我們不做太多的運(yùn)算推導(dǎo),直接給出一張斷續(xù)反激的Vce電壓(實(shí)際是Vds)波形,讓大家對(duì)這個(gè)諧振過(guò)程有個(gè)直觀的認(rèn)識(shí)。

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從上圖可以看到,每個(gè)周期的開(kāi)通點(diǎn)都在諧振波形的谷底處,這樣大大減小了開(kāi)通損耗。這種控制方式叫準(zhǔn)諧振控制,是提高反激變換器效率的重要手段,其關(guān)鍵點(diǎn)在于尋找谷底。諧振過(guò)程是一個(gè)阻尼振動(dòng)過(guò)程,選擇第幾個(gè)谷底作為開(kāi)通點(diǎn),則需要綜合考慮輸出電壓穩(wěn)壓和輸出功率連續(xù)調(diào)節(jié),這里我們不做過(guò)多闡釋。

總結(jié)前文中的兩個(gè)電路,我們可以看到,為了實(shí)現(xiàn)零電壓開(kāi)通,必須想辦法把IGBT器件的Vce電壓降到零。如果諧振的初始能量不夠,則難以通過(guò)諧振將IGBT的電壓降到零。至此,我們找到了實(shí)現(xiàn)ZVS的第一個(gè)條件,足夠的諧振能量。

接下來(lái),我們來(lái)看ZVS的第二個(gè)條件。

三.感性換流支路

我們知道,電感電流不能突變,是指電感的儲(chǔ)能是連續(xù)的。當(dāng)線路中電感電流存在兩條通路時(shí),電流必定是先走阻抗更小的支路。但是當(dāng)這條阻抗小的支路被阻斷時(shí),例如該支路中存在的有源器件被關(guān)斷,為了維持電感能量的連續(xù),那么電感電流只能通過(guò)另外一條支路流通。我們的基本電力電子電路,包括BUCK電路、Boost電路等,都是利用了這個(gè)思想。

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實(shí)現(xiàn)ZVS的器件,都是雙向器件。所謂雙向器件,即電流既可以從溝道 正向流通 ,也可以通過(guò)其寄生的 二極管 (或者IGBT合封二極管、或者外部并聯(lián)的二極管)負(fù)向流通。

當(dāng)器件的Vce電壓(或Vds電壓)被外部諧振手段降到零后,感性能量強(qiáng)制使得并聯(lián)的二極管導(dǎo)通,此時(shí)器件的Vce電壓被箝位在二極管的正向?qū)▔航担梢哉J(rèn)為是零),在并聯(lián)二極管導(dǎo)通的過(guò)程中開(kāi)通器件,即實(shí)現(xiàn)了器件的零電壓開(kāi)通(ZVS)。

我們以下圖為例說(shuō)明:

圖片

初始狀態(tài),Q1開(kāi)通,Q2關(guān)斷。正向的電感電流只通過(guò)Q1溝道導(dǎo)通(Q1溝道阻抗小),當(dāng)Q1關(guān)斷,則可以通過(guò)諧振網(wǎng)絡(luò)(圖中沒(méi)有表現(xiàn)出來(lái))的方法,使得Q2的寄生電容C2的電壓從Vbus降到零。這時(shí),由于Q1已經(jīng)關(guān)斷,電感電流需要尋找另外一條路徑導(dǎo)通,顯然只能從Q2的并聯(lián)二極管導(dǎo)通。在D2導(dǎo)通期間,給Q2發(fā)驅(qū)動(dòng)信號(hào),開(kāi)通Q2,即實(shí)現(xiàn)了下管Q2的ZVS。

可見(jiàn), 要實(shí)現(xiàn)ZVS,需要感性換流后開(kāi)關(guān)管并聯(lián)的二極管流通電流 。接下來(lái)我們?cè)倥e幾個(gè)實(shí)現(xiàn)了ZVS的電路例子,并分析第三個(gè)條件。

四.ZVS電路實(shí)例

前文中我們提過(guò),需要諧振網(wǎng)絡(luò)配合去實(shí)現(xiàn)軟開(kāi)關(guān)。這里,我們列舉幾個(gè)將諧振網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用到電路中實(shí)現(xiàn)ZVS的例子。

1.半波準(zhǔn)諧振ZVS

大家不要被這個(gè)奇怪的名字嚇倒, 本質(zhì)上這個(gè)電路是PWM電路和諧振電路結(jié)合的典型實(shí)例 。值得注意的是,這里的準(zhǔn)諧振和反激電路的準(zhǔn)諧振是兩個(gè)概念,請(qǐng)不要混淆。相信大家已經(jīng)有了PWM電路的基礎(chǔ)后,再結(jié)合我前面所講解的,來(lái)看這個(gè)電路會(huì)比較簡(jiǎn)單。(有興趣的讀者可以對(duì)比這個(gè)電路和我們上一篇中的電磁爐電路)

這個(gè)電路的拓?fù)鋱D,模態(tài)分析及簡(jiǎn)單描述在下面圖片中(同樣引自南航任小永老師的PPT),這里我們還是針對(duì)這個(gè)電路詳細(xì)分析。

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模態(tài)1,t0-t1:t0時(shí)刻,開(kāi)關(guān)管Q剛關(guān)斷時(shí),諧振電容Cr的電壓為零,諧振電感Lr的電流為零(這表示此時(shí)的諧振網(wǎng)絡(luò)中沒(méi)有初始能量),Cr電壓遠(yuǎn)低于輸出電壓,二極管D處于截止?fàn)顟B(tài)。但此時(shí)電源的能量通過(guò)輸入側(cè)的大電感Lb(輸入可以看做電流源),逐漸儲(chǔ)存到諧振電容中,諧振電容電壓Vcr被抬高,直至Vcr=Vo;

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模態(tài)2,t1-t1a:t1時(shí)刻,諧振電容電壓與輸出電壓相等,二極管D開(kāi)始導(dǎo)通,此時(shí),諧振網(wǎng)絡(luò)形成,其等效電路如下:

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可以看到,雖然電路拓?fù)湓?shù)較多,模態(tài)復(fù)雜,但是諧振網(wǎng)絡(luò)形式卻非常簡(jiǎn)單。模型中諧振電容的初始電壓ucr(0_)=Vo。( 感興趣的讀者可以寫(xiě)出此時(shí)電容電壓和電感電流的表達(dá)式 ,作出其波形)。經(jīng)過(guò)1/4的諧振周期后(t1a時(shí)刻),諧振電容電壓達(dá)到最大值,諧振電感電流達(dá)到輸入電流Iin。

下圖為模態(tài)2與模態(tài)3的電流流通路徑圖

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模態(tài)3,t1a-t2:諧振過(guò)程繼續(xù)進(jìn)行,此時(shí)的諧振電容電壓開(kāi)始下降,如果諧振能量足夠大,諧振電壓振幅大于輸出電壓Vo,則可以將諧振電容電壓Vcr降至零。注意到,諧振電容與開(kāi)關(guān)管Q并聯(lián),諧振電容電壓降到零,意味著開(kāi)關(guān)管Q的電壓降到零。

模態(tài)4,t2-t3:t2時(shí)刻,Vcr電壓降到零,電感電流需要換流,從那條支路換?----二極管DQ1支路。 在二極管DQ1流通電感電流的過(guò)程中開(kāi)通Q1時(shí),便實(shí)現(xiàn)了ZVS。 那么,這個(gè)二極管導(dǎo)通過(guò)程持續(xù)多久呢?二極管DQ1導(dǎo)通后,諧振電感Lr兩端電壓被箝位在了輸出電壓Vo,故電感電流會(huì)線性下降。而諧振電感電流由兩部分組成,輸入電流Iin和二極管DQ1電流Idq1相加(KCL定律)。輸入電流可以認(rèn)為是恒流,所以二極管DQ1電流也是線性下降的,下降的斜率由輸出電壓Vo值和諧振電感感量Lr決定。這里我們先埋個(gè)坑,請(qǐng)讀者思考:如果錯(cuò)過(guò)了二極管導(dǎo)通電感電流的時(shí)機(jī),在二極管續(xù)流結(jié)束后再開(kāi)通Q,會(huì)發(fā)生什么?

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模態(tài)5,t3-t4:當(dāng)諧振電感電流下降至零后,諧振網(wǎng)絡(luò)中的能量全被傳送到了輸出側(cè)。此時(shí)諧振電容電壓為零,低于輸出電壓Vo,輸出二極管D截止,諧振網(wǎng)絡(luò)自然斷開(kāi),輸出與輸入脫離。開(kāi)關(guān)管Q已導(dǎo)通,輸入電流通過(guò)開(kāi)關(guān)管Q導(dǎo)通,為下一個(gè)周期的諧振做準(zhǔn)備。

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以上就是這個(gè)電路的模態(tài)分析。

這里,我們看到了前文中提到的實(shí)現(xiàn)ZVS的兩個(gè)條件:

1)足夠的諧振能量,使得諧振能將開(kāi)關(guān)管Q的Vce電壓降到零,在這個(gè)場(chǎng)合表現(xiàn)為諧振電壓振幅必須大于Vo。

2)換流支路,DQ1必須存在。

接下來(lái)我們結(jié)合上一篇中提到的電磁爐并聯(lián)諧振拓?fù)潢U述 第三個(gè)條件 :合適的開(kāi)通時(shí)機(jī)。

2.單管并聯(lián)諧振拓?fù)?/p>

上一篇中,我們提到了電磁爐應(yīng)用的單管并聯(lián)諧振拓?fù)洌?jiǎn)單地介紹了其四個(gè)模態(tài),并介紹了其ZVS實(shí)現(xiàn)情況。現(xiàn)在,電路參數(shù)設(shè)置已經(jīng)滿足了以上兩個(gè)條件(能量和換流支路),下面我們來(lái)關(guān)注這個(gè)電路的ZVS實(shí)現(xiàn)情況。

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1)下圖是正常ZVS時(shí)的情況,當(dāng)Vce電壓(藍(lán)色)等于零時(shí),開(kāi)通器件,ZVS ON,橙色是IGBT電流,負(fù)值表示電流通過(guò)二極管流通,正值表示通過(guò)IGBT溝道流通。n_17為驅(qū)動(dòng)信號(hào)。

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2)下圖是未實(shí)現(xiàn)ZVS的典型情況,由于在二極管續(xù)流階段未及時(shí)開(kāi)通IGBT,導(dǎo)致諧振電容電壓再次起振(阻尼振動(dòng)),Vce電壓不再為零,從而失去了實(shí)現(xiàn)ZVS的條件。

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這樣,我們可以看到, 實(shí)現(xiàn)ZVS,還需要找到合適的開(kāi)通時(shí)間點(diǎn)

至此,我們闡述了實(shí)現(xiàn)ZVS的三個(gè)條件,不知道大家對(duì)軟開(kāi)關(guān)ZVS這種現(xiàn)象是否有了更深刻的理解呢?

我們回顧上文中列舉的兩個(gè)電路案例,其感性電流的換流情況都是 從外部諧振電容支路換到了二極管支路 。下面,我們?cè)倥e一例從****開(kāi)關(guān)管溝道換流到二極管支路的情況

3.移相全橋ZVS電路

移相全橋電路是電力電子技術(shù)中大功率場(chǎng)合的常用拓?fù)洹K膫€(gè)功率半導(dǎo)體組成的橋式電路,既可以用于恒壓輸入場(chǎng)合,也可以用于恒流輸入場(chǎng)合。在恒壓輸入場(chǎng)合,橋式電路使用移相控制的方式,能很方便地獲得ZVS的條件。接下來(lái)我們針對(duì)這個(gè)電路做一點(diǎn)簡(jiǎn)單的分析。(這里我們還是引用任老師的PPT)

為了簡(jiǎn)化問(wèn)題,我們只關(guān)注****兩個(gè)關(guān)鍵模態(tài)

第一個(gè)關(guān)鍵模態(tài)如下圖。

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這個(gè)模態(tài)是指,Q1關(guān)斷后,四個(gè)開(kāi)關(guān)管中只有Q4的驅(qū)動(dòng)電平為高,即只有Q4的溝道是導(dǎo)通的(在此之前,感性電流通過(guò)Q1和Q4的溝道流通)。此時(shí)由于電感Lr還在流通感性電流,這個(gè)感性電流迫使Q1和Q2的結(jié)電容充放電(本質(zhì)上還是一個(gè)諧振過(guò)程,但電感能量相對(duì)電容能量大很多,故可以將電感電流看成恒流源),使得Q2的結(jié)電容的電壓從Vin下降至零。只要Q1關(guān)斷前電感Lr的電流足夠大,那么Q2結(jié)電容電壓必定可以被拉到零。此后,感性電流再通過(guò)Q2的并聯(lián)二極管D2導(dǎo)通,提供了實(shí)現(xiàn)ZVS的條件。

我們把Q1,Q2所在的橋臂成為超前橋臂, 超前橋臂實(shí)現(xiàn)ZVS是相對(duì)容易的,因?yàn)榇藭r(shí)原邊還在向副邊傳遞能量,電感電流與負(fù)載電流滿足變壓器變比關(guān)系,本質(zhì)上諧振能量是來(lái)源于負(fù)載(可以等效成恒流源折合到原邊)。 所以對(duì)于電壓型移相全橋電路而言,重載更容易實(shí)現(xiàn)ZVS。

第二個(gè)關(guān)鍵模態(tài)如下圖

圖片

這個(gè)模態(tài)是指,Q4關(guān)斷后,四個(gè)開(kāi)關(guān)管中只有Q2的驅(qū)動(dòng)電平為高,即只有Q2的溝道是導(dǎo)通的(在此之前,感性電流通過(guò)Q2和Q4的溝道流通,兩個(gè)橋臂中點(diǎn)電壓為零)。此時(shí)由于副邊的二極管還處于換流階段,副邊兩個(gè)二極管同時(shí)導(dǎo)通,變壓器被短路。所以諧振網(wǎng)絡(luò)是諧振電感Lr及C3,C4的兩個(gè)結(jié)電容,諧振能量完全來(lái)源于此時(shí)電感的儲(chǔ)能。如果能量足夠大,便能將C3的電壓降至零,從而D3導(dǎo)通,完成ZVS。但更多的情況是此時(shí)的能量不足,Q3依舊是硬開(kāi)關(guān)。

Q3,Q4所在的橋臂稱為滯后橋臂,滯后橋臂實(shí)現(xiàn)ZVS是不容易的,因?yàn)樗麄儗?shí)現(xiàn)ZVS的能量來(lái)源是電感Lr的初始儲(chǔ)能,沒(méi)有依靠負(fù)載的能量。

以上移相全橋電路的例子,就沒(méi)有利用外部的諧振電容,只是利用了開(kāi)關(guān)管的寄生電容和變壓器漏感(諧振電感),并且感性電流從溝道換流到了寄生電容再換流到二極管,同樣也能實(shí)現(xiàn)ZVS。

總結(jié):

至此,我們一共列舉了五個(gè)例子來(lái)闡述軟開(kāi)關(guān)ZVS與諧振的關(guān)系。

第一部分我們提到了Boost電路的斷續(xù)狀態(tài)和斷續(xù)反激電路的準(zhǔn)諧振控制,第二部分提到了給出了感性換流的概念,第三部分給出了真正實(shí)現(xiàn)ZVS的三個(gè)實(shí)例,包括半波準(zhǔn)諧振ZVS電路,單管并聯(lián)諧振電路和移相全橋電路,提煉出了實(shí)現(xiàn)ZVS的三個(gè)條件:

1)足夠的諧振能量;

2)感性換流支路;

3)合理的開(kāi)通時(shí)間點(diǎn)。

希望本文的梳理能讓大家對(duì)軟開(kāi)關(guān)(特別是ZVS)這個(gè)概念有更深入理解,并將其應(yīng)用到其他電路實(shí)例中,那么這篇文章的目的就達(dá)到了。

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