第8章谐振开关型变换器

2、.6 谐振直流环节逆变器,4,硬开关的概念软开关的概念软开关的分类,8.1 软开关变换器的分类,5,硬开关的概念软开关的概念软开关的分类,8.1 软开关变换器的分类,6,8.1软开关变换器的分类,导通,截止,功率开关管工作的几个术语,7,功率开关管的硬开关工作,8.1软开关变换器的分类,8,减小开关损耗的方法,(1) 在开关管开通时，使其电流保持在零，或者限制电流的上升率，从而减小电流与电压的交叠区，这就是所谓的零电流开通。 (2) 在开关管开通前，使其电压下降到零，这就是所谓的零电压开通。 (3) 同时做到(1)和(2)，在这种情况下，开通损耗为零。,减小开通损耗,(1) 在开关管

3、关断前，使其电流减小到零，这就是所谓的零电流关断。 (2) 在开关管关断时，使其电压保持在零，或者限制电压的上升率，从而减小电流与电压的交叠区，这就是所谓的零电压关断。 (3) 同时做到(1)和(2)，在这种情况下，关断损耗为零。,减小关断损耗,8.1软开关变换器的分类,9,功率开关管的软开关工作,零电流开关 (Zero-Current-Switching),零电压开关 (Zero-Voltage-Switching),8.1软开关变换器的分类,10,硬开关的概念软开关的概念软开关的分类,8.1 软开关变换器的分类,11,开关轨迹：软开关vs 硬开关,8.1软开关变换器的分类,12,硬开

4、关的概念软开关的概念软开关的分类,8.1 软开关变换器的分类,13,8.1软开关变换器的分类,谐振变换器,软开关,串联谐振变换器(SRC),并联谐振变换器(PRC),负载串联,负载并联,准谐振变换器(QRC),ZCS QRC,ZVS QRC,多谐振变换器(MRC),ZCS MRC,ZVS MRC,零开关PWM变换器,ZCS PWM变换器,ZVS PWM变换器,零转换PWM变换器,ZCT PWM变换器,ZVT PWM变换器,14,第8章谐振开关型变换器,8.1 软开关变换器的分类 8.2 准谐振变换器(QRCs) *8.3 零电流开关(ZCS) PWM变换器和零电压开关(ZVS) PWM变

5、换器 *8.4 零电压转换PWM变换器 8.5 移相控制零电压开关全桥变换器 *8.6 谐振直流环节逆变器,15,谐振开关零电流开关准谐振变换器(ZCS QRCs) 零电压开关准谐振变换器(ZVS QRCs),8.2 准谐振变换器 (QRCs),16,谐振开关零电流开关准谐振变换器(ZCS QRCs) 零电压开关准谐振变换器(ZVS QRCs),8.2 准谐振变换器 (QRCs),17,零电流开关准谐振开关,半波模式,全波模式,8.2准谐振变换器(QRCs),18,18,全波模式,半波模式,零电流开关准谐振开关,8.2准谐振变换器(QRCs),19,谐振开关零电流开关准谐振变换器(ZCS

6、 QRCs) 零电压开关准谐振变换器(ZVS QRCs),8.2 准谐振变换器 (QRCs),20,20,ZCS准谐振变换器族(1),Buck,Boost,Buck-Boost,Cuk,8.2准谐振变换器(QRCs),21,Forward,Flyback,ZCS准谐振变换器族(2),8.2准谐振变换器(QRCs),22,全波模式Buck ZCS QRC,8.2准谐振变换器(QRCs),23,23,电感电流线性增加模式,8.2准谐振变换器(QRCs),24,24,谐振模式：开关管导通,8.2准谐振变换器(QRCs),25,25,谐振模式：反并二极管导通,8.2准谐振变换器(QRCs),26,26

7、,电容线性放电模式,8.2准谐振变换器(QRCs),27,27,滤波电感电流续流模式,8.2准谐振变换器(QRCs),28,谐振开关零电流开关准谐振变换器(ZCS QRCs) 零电压开关准谐振变换器(ZVS QRCs),8.2 准谐振变换器 (QRCs),29,29,ZVS准谐振变换器族(1),Buck,Boost,Buck-Boost,Cuk,8.2准谐振变换器(QRCs),30,30,ZVS准谐振变换器族(2),Forward,Flyback,8.2准谐振变换器(QRCs),31,31,半波模式Boost ZVS QRC,8.2准谐振变换器(QRCs),32,32,电容线性充电模式,8.

8、2准谐振变换器(QRCs),33,33,谐振模式,8.2准谐振变换器(QRCs),34,34,电感电流线性下降模式,8.2准谐振变换器(QRCs),35,35,输入电感电流续流模式,8.2准谐振变换器(QRCs),36,第8章谐振开关型变换器,8.1 软开关变换器的分类 8.2 准谐振变换器(QRCs) *8.3 零电流开关(ZCS) PWM变换器和零电压开关(ZVS) PWM变换器 *8.4 零电压转换PWM变换器 8.5 移相控制零电压开关全桥变换器 *8.6 谐振直流环节逆变器,37,ZCS PWM变换器 ZVS PWM变换器,*8.3 零电流开关(ZCS) PWM变换器和零电压开关(

9、ZVS) PWM变换器,38,ZCS PWM变换器 ZVS PWM变换器,*8.3 零电流开关(ZCS) PWM变换器和零电压开关(ZVS) PWM变换器,39,*8.3 ZCS PWM变换器和ZVS PWM变换器,Buck ZCS PWM变换器,40,电感电流线性增加模式,*8.3 ZCS PWM变换器和ZVS PWM变换器,41,谐振模式：电容充电,*8.3 ZCS PWM变换器和ZVS PWM变换器,42,Buck变换器的开关管导通模式,*8.3 ZCS PWM变换器和ZVS PWM变换器,43,谐振模式：电容放电,*8.3 ZCS PWM变换器和ZVS PWM变换器,44,谐振模式：电

10、容放电,*8.3 ZCS PWM变换器和ZVS PWM变换器,45,电容线性放电模式,*8.3 ZCS PWM变换器和ZVS PWM变换器,46,46,滤波电感续流模式,*8.3 ZCS PWM变换器和ZVS PWM变换器,47,ZCS PWM变换器 ZVS PWM变换器,*8.3 零电流开关(ZCS) PWM变换器和零电压开关(ZVS) PWM变换器,48,48,Boost ZVS PWM变换器,*8.3 ZCS PWM变换器和ZVS PWM变换器,49,49,电容线性充电模式,*8.3 ZCS PWM变换器和ZVS PWM变换器,50,50,谐振模式,*8.3 ZCS PWM变换器和ZVS

11、 PWM变换器,51,51,Boost变换器开关管导通模式,*8.3 ZCS PWM变换器和ZVS PWM变换器,52,52,谐振模式,*8.3 ZCS PWM变换器和ZVS PWM变换器,53,53,电感电流线性下降模式,*8.3 ZCS PWM变换器和ZVS PWM变换器,54,54,输入电感电流续流模式,*8.3 ZCS PWM变换器和ZVS PWM变换器,55,第8章谐振开关型变换器,8.1 软开关变换器的分类 8.2 准谐振变换器(QRCs) *8.3 零电流开关(ZCS) PWM变换器和零电压开关(ZVS) PWM变换器 *8.4 零电压转换PWM变换器 8.5 移相控制零电压开

12、关全桥变换器 *8.6 谐振直流环节逆变器,56,56,*8.4 零电压转换PWM变换器,Boost ZVT变换器的推导,57,57,t0, t1,*8.4 零电压转换PWM变换器,58,58,t1, t2,*8.4 零电压转换PWM变换器,59,59,t2, t3,*8.4 零电压转换PWM变换器,60,60,t3, t4,*8.4 零电压转换PWM变换器,61,61,t4, t5,*8.4 零电压转换PWM变换器,62,62,t5, t6,*8.4 零电压转换PWM变换器,63,63,t6, t7,*8.4 零电压转换PWM变换器,64,64,优点：在整个电压和负载范围内均可实现主开关管

13、Q1和二极管D1的 ZVS ；主开关管Q1和二极管D1的电压和电流应力与基本的变换器相同；辅助开关管Qa为零电流开关；辅助电路只在主开关管开通时工作一段时间，损耗很小； PWM控制，易于优化设计。,缺点：辅助开关管为硬关断，存在关断损耗。,*8.4 零电压转换PWM变换器,65,65,ZVT变换器族(1),Buck,Boost,Buck-Boost,Cuk,*8.4 零电压转换PWM变换器,66,66,Forward,Flyback,*8.4 零电压转换PWM变换器,ZVT变换器族(2),67,67,第8章谐振开关型变换器,8.1 软开关变换器的分类 8.2 准谐振变换器(QRCs

14、) *8.3 零电流开关(ZCS) PWM变换器和零电压开关(ZVS) PWM变换器 *8.4 零电压转换PWM变换器 8.5 移相控制零电压开关全桥变换器 *8.6 谐振直流环节逆变器,68,工作原理主要特性,8.5 移相控制零电压开关全桥变换器,69,工作原理主要特性,8.5 移相控制零电压开关全桥变换器,70,70,8.5 移相控制零电压开关全桥变换器,全桥变换器,71,71,t0之前,8.5 移相控制零电压开关全桥变换器,72,72,t0, t1,8.5 移相控制零电压开关全桥变换器,73,t1, t2,8.5 移相控制零电压开关全桥变换器,74,t2, t3,8.5 移相控制零电

15、压开关全桥变换器,75,t3, t4,8.5 移相控制零电压开关全桥变换器,76,t4, t5,8.5 移相控制零电压开关全桥变换器,77,t5, t6,8.5 移相控制零电压开关全桥变换器,78,工作原理主要特性,8.5 移相控制零电压开关全桥变换器,79,8.5 移相控制零电压开关全桥变换器,为了实现超前桥臂的ZVS，需要有足够的能量给关断的开关管的结电容充电和给即将开通的开关管的结电容放电。,这个能量由滤波电感和谐振电感提供。,由于滤波电感较大，因此超前管很容易实现ZVS。,80,80,为了实现滞后桥臂的ZVS，需要有足够的能量给关断的开关管的结电容充电和给即将开通的开关管的结电容放电

16、。,这个能量由谐振电感提供。, 谐振电感较小，其能量比滤波电感小得多，因此滞后桥臂实现ZVS相对超前桥臂困难一些。,8.5 移相控制零电压开关全桥变换器,81,81,Lr越大，Dloss越大；负载电流IO越大，Dloss越大；输入电压Vin越低，Dloss越大。,8.5 移相控制零电压开关全桥变换器,82,第8章谐振开关型变换器,8.1 软开关变换器的分类 8.2 准谐振变换器(QRCs) *8.3 零电流开关(ZCS) PWM变换器和零电压开关(ZVS) PWM变换器 *8.4 零电压转换PWM变换器 8.5 移相控制零电压开关全桥变换器 *8.6 谐振直流环节逆变器,83,83,*8.6 谐振直流环节

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第8章 谐振开关型变换器

第8章谐振开关型变换器