固定頻率諧振式DC/DC變換器

電源適配器在PWM變換器和諧振式變換器基礎上發展起來的移相調制式變換器( PSPWM)具有PWM變換器的頻率固定?導通損耗低以及諧振式變換器的功率開關器件開關損耗低等優點因而有很大的應用價值?單一諧振元件(一個 串聯電感)的 PSPWM變換器的輸出二極管上的電壓應力大,輸出噪聲較大;四元件(串聯調4%本+c2本Ac諧?并聯失諧拓撲形式)的 PSPWM變換器在低電壓輸入?低電壓大電流輸出時具有很高的效?v率,因為在高壓輸入時串聯諧振電容器承受的=c=vD本“電壓應力較大;三元件(一個串聯電感?并聯調諧)的 PSPWM變換器比較適合高電壓輸入?大eTC Et功率和極低紋波輸出的系統 圖4-43為三元件的并聯調諧變換器主電路圖?本變換器采用移相調制控制方式,在逆變器的輸出端產生一高頻準方波波形?串聯電感圖443并聯調諧DC/DC諧振變換器Ls的作用為:對高頻準方波中的諧波分量形成高阻抗;在零電壓區間抑制并聯電容器Cp向全橋逆變器放電;與緩沖電容器C1~C4一起確保 MOSFET零電壓開關?并聯支路(L?C)為變壓器提供準正弦的穩定電壓源并將環流限制在并聯支路內高頻準方波電壓波形加在串?并聯支路的兩端,流過串聯電感的是相位滯后?邊緣呈近似指數上升/下降的諧波電流波形,而并聯支路和變壓器兩端是近似正弦的電壓波形?變壓器次級的二極管將準正弦電壓整流,經輸出濾波器(L??C?)濾波后得到紋波極小的直流電壓輸出只需控制逆變器的相移角,無論輸入電壓和輸出負載如何變化,輸出電壓都可維持在所需的電平上

圖4-43所示的變換器在一個穩態周期內有8個不同的區間,由于波形半周期對稱,因此以下僅介紹變換器負半周內的四個區間的工作情況?

區間1:此區間內,開關V1?V2導通,并流過正向諧振電流ls?V1?V2的同時導通使逆變器的輸出電壓Us出現零電壓區間?為了調節或改變輸出直流電壓,必須有一段零電壓區間  以控制由輸入端流到輸出端的功率大小?

區間2:此區間一開始,選通信號Un就不加到開關V1的柵極,V1關斷,緩沖電容C1開  始充電?同時,由于諧振電流Is為正向,開關V4上的緩沖電容C4開始向諧振電路放電,一旦  C4兩端電壓降至零時,正向諧振電流迫使開關V4兩端的反并聯二極管VD4導通?二極管  VD4和開關V2的同時導通使逆變器輸出端出現負電壓Us?由于儲存在緩沖電容中的能量  是向諧振電路釋放的,緩沖電容C1大一些可使開關V1上的電壓緩慢上升,這就確保了開關  的關斷損耗近似為零?

區間3:此區間一開始,選通信號U加到開關V4的柵極,諧振電流Is由反并聯二極管VD4流向開關V4?由于二極管VD4的導通先于開關V4,因此開關V4是在零電壓下導通的?這就確保開關的零開通損耗?在此區間,開關V2和V4導通,逆變器輸出端出現負電壓Us,功率從輸入直流電源適配器流向諧振電路?

點區間4:本區間一開始,開關V2的柵極電壓為零,v2關斷,緩沖電容C2開始充電,同時由于諧振電流Is為反向,開關V3上的緩沖電容C3開始向諧振電路放電,一旦緩沖電容C3兩端的電壓降至零,反向諧振電容就追使二極管VD3導通?開關V4和反并聯二極管VD3的同時導通使逆變器輸出電壓U,出現零電壓區間?開關V2上的緩沖電容C2大一些可使開關V2上的電壓緩慢上升,從而消除開關V2的關斷損耗。

  由于開關總是在近似為零的電壓下導通?關斷,減小了開關損耗?而緩沖電容總是向諧振電路放電,沒有緩沖損耗?可見本變換器基于諧振電流的延遲特性,實現了無損耗開關,同時諧振電路又向負載提供所需的輸出電流l_p.

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