電源適配器兩相ZVT-PWMDC/DC變換器的設(shè)計(jì)

電源適配器技術(shù)在DC/DC變換器中的應(yīng)用已分別經(jīng)歷了諧振開(kāi)關(guān)階段,準(zhǔn)諧振階段以及電源適配器PWM階段,其中前兩個(gè)階段共有的兩大缺陷是:

  ①諧振元件處于功率傳輸?shù)闹麟娐分?使得開(kāi)關(guān)器件的電壓?電流應(yīng)力增大;

  ②輸出電壓與開(kāi)關(guān)頻率有關(guān),必須采用調(diào)頻控制,因此不利于輸入?輸出濾波器的設(shè)計(jì)零過(guò)度PwM技術(shù)出現(xiàn)后,受到人們廣泛的重視?零過(guò)渡PWM變換器的主要優(yōu)點(diǎn)是:

  ①保留了PWM技術(shù)的優(yōu)點(diǎn),實(shí)現(xiàn)了恒頻控制;

  ②諧振元件與主開(kāi)關(guān)并聯(lián),不參與功率傳輸,因此使主開(kāi)關(guān)的電壓?電流應(yīng)力大大減小了;

  ③與以往的電源適配器變換器相比,能實(shí)現(xiàn)零開(kāi)關(guān)條件的電源電壓,負(fù)載變化范圍更寬;

  為此提出的兩相ZVT( Zero Voltage Transition) PWMDC/DC變換器是多相技術(shù)與零電壓過(guò)渡PWM技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物,由于使用了多相技術(shù),減少了輸出電流的紋波,相對(duì)地增大了輸出功率?該電路的主開(kāi)關(guān)是零電壓開(kāi)通的,主續(xù)流二極管是零電流關(guān)斷的。

  針對(duì)兩相ZVT-PWMBuck變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和工作原理,推導(dǎo)了電壓變換比?主開(kāi)關(guān)零電壓開(kāi)通條件等公式,并給出了輔助諧振電路元件參數(shù)選取的依據(jù)?仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了推導(dǎo)的正確性和參數(shù)設(shè)計(jì)的可行性。

1.新型電源適配器兩相AVT-PWM變換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及工作原理

圖4-49為此變換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),對(duì)這種Buek型兩相ZVT-PWM變換器面言,當(dāng)一個(gè)主續(xù)流二極管導(dǎo)通時(shí),輔助電路開(kāi)始工作,為相應(yīng)相的開(kāi)關(guān)器件提供零電壓開(kāi)通條件,為了使輔助電路有高的工作效率,當(dāng)輔助電路開(kāi)始工作時(shí),某一相的有源開(kāi)關(guān)應(yīng)該處于導(dǎo)通狀態(tài),換句話說(shuō),占空比D應(yīng)大于0.5,否則,如圖449中所示的輔助電路處理的功率約為D>0.5時(shí)的兩倍,因而增大了輔助電路的損耗,因此,這種兩相ZVT PWN變換器適用于需要電壓變換比高于0.5的場(chǎng)合,圖4-50為該電路在D>0.5時(shí)的主主要波形,鑒于以上原因,以下主要對(duì)D≥0,5時(shí)的工作原理以及電路特性進(jìn)行詳細(xì)的分析,

兩相EVT- PWMBuck變換器

D>0.5時(shí),兩相ZVT-PWMHuck變換器的工作原理如下,t?時(shí)刻,主開(kāi)關(guān)S1關(guān)斷,諧振電容C1以1?大小的電流放電,使諧振電容C4上的電壓線性下降,時(shí)刻,主續(xù)流二極管)1兩端電壓V回降到0,VD)1開(kāi)始續(xù)流,a~階段,諧振電流線性上升階段,時(shí)刻,輔助開(kāi)美8開(kāi)通,請(qǐng)振電流1,流經(jīng)D4,并且U,/L的斜率增大,時(shí)刻,(,開(kāi)始大于1?,主續(xù)流二極管VD1斷開(kāi),諧振電感L與諧振電容C1開(kāi)始諧振,諧振電容C兩端的電壓以正弦規(guī)律上升,直到上升到V,,被主開(kāi)關(guān)S1的反并聯(lián)二極管鉗位在V,為主開(kāi)關(guān)S1創(chuàng)造零電壓開(kāi)通的條件,在1=恒流階段,由于諧振電感L-兩端的電壓被主開(kāi)關(guān)S1的反并聯(lián)二極管鉗位為零,因此諧振電感L,中的電流保持恒定,在此階段中的任意時(shí)刻開(kāi)通主開(kāi)關(guān)即為零電壓開(kāi)通,但在輔助開(kāi)關(guān)關(guān)斷且諧微電感電流下降到I之前,主開(kāi)關(guān)中并沒(méi)有電流流過(guò)?

n時(shí)刻,輔助開(kāi)關(guān)關(guān)斷,輔助回路續(xù)流二極管D.導(dǎo)通,諧振電感電流開(kāi)始下降,直到下降到負(fù)載電流時(shí),主開(kāi)關(guān)S1中才開(kāi)始有電流流過(guò),t時(shí)刻,主開(kāi)關(guān)S1的電流由零開(kāi)始線性上升,諧振電感L中的電流繼續(xù)線性下降,直到t時(shí)刻下降到零,在~1階段,由主開(kāi)關(guān)S和S2同時(shí)為負(fù)載提供能量。