軟開關(guān)開關(guān)電源

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1、第 5章 軟 開 關(guān) 技 術(shù) 意 義 ： 利 用 諧 振 技 術(shù) ， 降 低 開 關(guān) 損 耗 和 開 關(guān)噪 聲 ， 進 一 步 提 高 開 關(guān) 頻 率 。 學(xué) 習(xí) 的 主 要 內(nèi) 容 ：軟 開 關(guān) 的 基 本 概 念軟 開 關(guān) 電 路 分 類 和 基本 電 路幾 種 軟 開 關(guān) 電 路 掌 握 的 內(nèi) 容 ：軟 開 關(guān) 的 概 念 和 開 關(guān) 過 程軟 開 關(guān) 電 路 的 分 類 、 基 本結(jié) 構(gòu) 及 應(yīng) 用軟 開 關(guān) 電 路 的 工 作 原 理 、分 析 、 有 關(guān) 計 算 5.1 基 本 概 念 5.1.1 硬 開 關(guān) 與 軟 開 關(guān) 5.1.2 零 電 壓 開 關(guān) 與 零 電 流 開 關(guān)

2、 零 電 壓 開 關(guān) 零 電 壓 開 通 ：使 開 關(guān) 開 通 前 其 兩 端 電 壓 為零 ， 則 開 關(guān) 開 通 時 就 不 會 產(chǎn)生 損 耗 和 噪 聲 。 零 電 流 開 關(guān) 零 電 流 關(guān) 斷 ：使 開 關(guān) 關(guān) 斷 前 其 電 流 為 零 ，則 開 關(guān) 關(guān) 斷 時 也 不 會 產(chǎn) 生 損耗 和 噪 聲 。 零 電 壓 關(guān) 斷 ：并 聯(lián) 電 容 使 開 關(guān) 關(guān) 斷后 電 壓 上 升 延 緩 ， 降低 關(guān) 斷 損 耗 的 過 程 。零 電 流 開 通 ：串 聯(lián) 電 感 使 開 關(guān) 開 通后 電 流 上 升 延 緩 ， 降低 開 通 損 耗 的 過 程 。 5.2 軟 開 關(guān) 電 路 的

3、分 類 按 開 關(guān) 元 件 的 電 壓 電 流 狀 態(tài) ： 零 電 壓 電路 和 零 電 流 電 路 按 軟 開 關(guān) 技 術(shù) 的 發(fā) 展 過 程 ： 準(zhǔn) 諧 振 電 路 、零 開 關(guān) PWM電 路 和 零 轉(zhuǎn) 換 PWM電 路 。 基 本 開 關(guān) 單 元 ： 開 關(guān) 器 件 、 電 感 、 電 容和 二 極 管 等 構(gòu) 成 的 電 路 。 1 準(zhǔn) 諧 振 電 路 在 電 路 中 增 加 電 容 、 電 感 元 件 創(chuàng) 造 諧 振 條 件 。 在 準(zhǔn) 諧 振 電 路 中 電 壓 或 電 流 的 波 形 為 正 弦 半 波 。 特 點 ：諧 振 電 壓 峰 值 很 高 ， 要 求 開 關(guān) 器 件

4、耐 壓 高 ；諧 振 電 流 有 效 值 很 大 ， 電 力 變 換 電 路 中 無 功 功 率 交換 量 大 ， 電 路 中 損 耗 大 ；諧 振 周 期 隨 輸 入 電 壓 、 負(fù) 載 變 化 而 改 變 ， 適 用 脈 沖頻 率 調(diào) 制 方 式 來 控 制 。 零 電 壓 開 關(guān) 準(zhǔn) 諧 振 電 路 零 電 流 開 關(guān) 準(zhǔn) 諧 振 電 路 零 電 壓 開 關(guān) 多 諧 振 電 路 2 零 開 關(guān) PWM電 路 在 準(zhǔn) 諧 振 電 路 中 ， 用 輔 助 開 關(guān) 控 制 諧 振 的開 始 ， 使 諧 振 僅 發(fā) 生 于 開 關(guān) 過 程 前 后 。 而其 它 時 間 為 PWM電 路 工 作

5、。 特 點 ：電 壓 和 電 流 基 本 上 是 上 升 沿 和 下 降 沿 較 緩 方 波 ，開 關(guān) 承 受 的 電 壓 明 顯 降 低 ；電 路 可 采 用 開 關(guān) 頻 率 固 定 的 PWM控 制 方 式 。 零 電 壓 開 關(guān) PWM電 路 零 電 流 開 關(guān) PWM電 路 3 零 轉(zhuǎn) 換 PWM電 路 采 用 輔 助 開 關(guān) 控 制 諧 振 的 開 始 時 刻 ， 但 與 零 開關(guān) PWM不 同 的 是 諧 振 電 路 是 與 主 開 關(guān) 并 聯(lián) 的 。 特 點 ：電 路 在 很 寬 的 輸 入 電 壓 范 圍 內(nèi) 和 從 零 負(fù) 載到 滿 載 都 能 工 作 在 軟 開 關(guān) 狀 態(tài)

6、 。 電 路 中 無 功 功 率 的 交 換 被 削 減 到 最 小 ， 這使 得 電 路 效 率 有 了 進 一 步 提 高 。 零 電 壓 轉(zhuǎn) 換 PWM電 路 零 電 流 轉(zhuǎn) 換 PWM電 路 5.3 ZCS-PWM變 換 器1. 工 作 原 理 : Buck型 ZCS-PWM變 換 器 2. 運 行 模 式 分 析 : 一 周 期 內(nèi) 有 六 種 運 行 模 式 3. ZCS-PWM變 換 器 特 點 ： 在 一 周 期 內(nèi) ， 運 行 在 準(zhǔn) 諧 振 狀 態(tài) 下 和 PWM狀 態(tài) 下 。 輔 助 開 關(guān) 的 開 通 出 現(xiàn) 準(zhǔn) 諧 振 狀 態(tài) ，為 主 開 關(guān) 實 現(xiàn) 零 電 流 開

7、 斷 做 好 準(zhǔn) 備 。 PWM變 換 器 工 作 模 式 為 恒 流 和 續(xù) 流 。 主 開 關(guān) 零 電 流 關(guān) 斷 ； 可 實 現(xiàn) 恒 頻 控 制 ； 承受 最 高 電 壓 VS； 最 大 電 流 Imax=IO+VS/Zn。 二 極 管 D承 受 的 電 壓 值 最 高 為 2VS 5.4 ZVS-PWM變 換 器 1. 工 作 原 理 : Buck型 ZVS-PWM變 換 器 2. 運 行 模 式 分 析 : 一 周 期 內(nèi) 有 五 種運 行 模 式 3. ZVS-PWM變 換 器 特 點 ：在 一 周 期 內(nèi) ， 運 行 在 準(zhǔn) 諧 振 狀 態(tài) 下 和 PWM狀態(tài) 下 。 輔 助 開

8、 關(guān) 的 斷 開 出 現(xiàn) 準(zhǔn) 諧 振 狀 態(tài) ， 為 主開 關(guān) 實 現(xiàn) 零 電 壓 開 通 做 好 準(zhǔn) 備 。 PWM變 換 器工 作 模 式 為 恒 流 和 續(xù) 流 。主 開 關(guān) 零 電 壓 開 通 ； 可 實 現(xiàn) 恒 頻 控 制 ； 承 受最 高 電 壓 Vmax=VS+I0Zn ； 最 大 電 流 I0 。二 極 管 D承 受 的 電 壓 值 V S 5.5 ZCT-PWM變 換 器 1. 工 作 原 理 : Boost型 ZCT-PWM變 換 器 2. 運 行 模 式 分 析 : 一 周 期 內(nèi) 有 五 種 運 行 模 式 3. ZCT-PWM變 換 器 特 點 ： 在 一 周 期 內(nèi)

9、 ， 運 行 在 準(zhǔn) 諧 振 狀 態(tài) 下 和 PWM狀態(tài) 下 。 輔 助 開 關(guān) 的 開 通 出 現(xiàn) 準(zhǔn) 諧 振 狀 態(tài) ， 為 主開 關(guān) 實 現(xiàn) 零 電 流 開 斷 做 好 準(zhǔn) 備 。 PWM變 換 器工 作 模 式 為 恒 流 和 續(xù) 流 。 主 開 關(guān) 零 電 流 關(guān) 斷 ； 可 實 現(xiàn) 恒 頻 控 制 ； 承 受 最高 電 壓 V0； 最 大 電 流 Imax=IS+正 弦 峰 值 。 二 極 管 D承 受 的 電 壓 值 最 高 為 V 0 。 5.6 ZVT-PWM變 換 器 1. 工 作 原 理 : Boost型 ZVT-PWM變 換 器 2. 運 行 模 式 分 析 : 一 周

10、 期 內(nèi) 有 七 種 運 行 模 式 3. ZVT-PWM變 換 器 特 點 ： 在 一 周 期 內(nèi) ， 運 行 在 準(zhǔn) 諧 振 狀 態(tài) 下 和 PWM狀態(tài) 下 。 輔 助 開 關(guān) 的 閉 合 出 現(xiàn) 準(zhǔn) 諧 振 狀 態(tài) ， 為 主開 關(guān) 實 現(xiàn) 零 電 壓 開 通 做 好 準(zhǔn) 備 。 PWM變 換 器工 作 模 式 為 恒 流 和 續(xù) 流 。 主 開 關(guān) 零 電 壓 開 通 ； 可 實 現(xiàn) 恒 頻 控 制 ； 承 受 最高 電 壓 V0 ； 最 大 電 流 IS 。 二 極 管 D承 受 的 電 壓 值 V 0 5.7 移 相 控 制 全 橋 ZVS-PWM變 換 器 1. 工 作 原 理

11、: 2. 運 行 模 式 分 析 : 3. 占 空 比 分 析 ： 存 在 漏 電 感 ， 原 邊 電 流 以 斜 率 Vs/Llk上 升 ， 因此 副 邊 電 壓 占 空 比 Deff小 于 原 邊 占 空 比 D， D由左 、 右 橋 臂 開 關(guān) 的 驅(qū) 動 信 號 相 位 差 決 定 。 D=(t5-t2)/(t5-t1)， Deff=(t5-t4)/(t5-t1)=D- D D=2IpLlK/(VST/2)=4fsIpLlK/VS 有 效 占 空 比 Deff=(V0/VS)(Np/NS)=V0/nVS 原 邊 占 空 比 D=D eff+ D=Deff(1+4LlKfsn2/R)， 負(fù)載 電 阻 R=nV0/Ip