第七章 軟開關(guān)技術(shù).ppt

1、第七章 軟開關(guān)技術(shù),7.1 軟開關(guān)的基本概念 7.1.1 軟開關(guān)及其特點 7.1.2 軟開關(guān)的分類 7.2 基本的軟開關(guān)電路 7.2.1 準(zhǔn)諧振變換電路 7.2.2 零開關(guān)PWM變換電路 7.2.3 零轉(zhuǎn)換PWM變換電路,概述,電力電子裝置高頻化 濾波器、變壓器體積和重量減小，電力電子裝置小型化、輕量化。 開關(guān)損耗增加，電磁干擾增大。 軟開關(guān)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。,第七章,軟開關(guān)技術(shù),1、硬開關(guān)：,2）特點： 不存在電壓和電流的交迭。 降低開關(guān)損耗、開關(guān)噪聲。提高開關(guān)頻率。,7.1.1,軟開關(guān)及其特點,2）特點： 開關(guān)的開通和關(guān)斷過程伴隨著電壓和電流的劇烈變化。

2、產(chǎn)生較大的開關(guān)損耗和開關(guān)噪聲。,2、軟開關(guān)：,1）定義： 開關(guān)器件在開通過程中端電壓很小，在關(guān)斷過程中 其電流也很小，這種開關(guān)過程的功率損耗不大，稱之為軟開關(guān)。,1）定義： 開關(guān)器件在其端電壓不為零時開通（硬開通） ，在其電流不 為零時關(guān)斷（硬關(guān)斷），硬開通、硬關(guān)斷統(tǒng)稱為硬開關(guān)。,7.1.1,軟開關(guān)及其特點,圖7.1.1 Buck直流變換電路的硬開關(guān)特性,硬開關(guān)（開關(guān)過程）,其中：開關(guān)管T開通和關(guān)斷時存在電壓和電流的交迭，即開通時T兩端電壓uT很大，關(guān)斷時流過T中的電流iT很大，從而產(chǎn)生較大的開關(guān)損耗和開關(guān)噪聲。,軟開關(guān)過程（開關(guān)過程）,7.1.1,軟開關(guān)及其特點,1）器件開通：器件兩端電壓u

3、T首先下降為零，然后施加驅(qū)動信號ug，器件的電流iT才開始上升； 2）器件關(guān)斷：通過某種控制方式使器件中電流iT下降為零后，撤除驅(qū)動信號ug ，電壓uT才開始上升。,圖7.1.2 軟開關(guān)特性,1、理想軟開關(guān)：,2、實際軟開關(guān):,1）器件開通：對開關(guān)管施加驅(qū)動信號，電流上升的開通過程中，電壓不大且迅速下降為零。 2）器件關(guān)斷：撤除驅(qū)動信號，電流下降的關(guān)斷過程中，電壓不大且上升很緩慢。,(圖7.1.2 b),(圖7.1.2 a ),2、根據(jù)軟開關(guān)技術(shù)發(fā)展的歷程軟開關(guān)電路 可分為： 1）準(zhǔn)諧振變換電路 2）零開關(guān)PWM變換電路 3）零轉(zhuǎn)換PWM變換電路,7.1.,軟開關(guān)的分類,1、根據(jù)開關(guān)元件開通和

4、關(guān)斷時電壓電流狀態(tài)， 適應(yīng)于 DC/DC和DC/AC變換器的軟開關(guān)技術(shù) 大體上可分為兩類： 1）零電壓開關(guān)（ZVS） 2）零電流開關(guān)（ZCS）,7.2 基本的軟開關(guān)電路,7.1 軟開關(guān)的基本概念 7.1.1 軟開關(guān)及其特點 7.1.2 軟開關(guān)的分類 7.2 基本的軟開關(guān)電路 7.2.1 準(zhǔn)諧振變換電路 7.2.2 零開關(guān)PWM變換電路 7.2.3 零轉(zhuǎn)換PWM變換電路,基本的軟開關(guān)電路,7.,1、 準(zhǔn)諧振變換電路,1）零電壓開關(guān)準(zhǔn)諧振變換電路（ZVS QRC） 2）零電流開關(guān)準(zhǔn)諧振變換電路（ZCS QRC） 3）零電壓多諧振開關(guān)電路（ZVS MRC）,2、 零開關(guān)PWM變換電路,1）零電壓（開

5、通）開關(guān)PWM變換電路（ZVS PWM） 2）零電流（關(guān)斷）開關(guān)PWM變換電路（ZCS PWM）,3、零轉(zhuǎn)換PWM變換電路,1）零電流轉(zhuǎn)換開關(guān)PWM變換電路（ZCT PWM） 2）零電壓轉(zhuǎn)換開關(guān)PWM變換電路（ZVT PWM）,3）準(zhǔn)諧振電路中電壓或電流的波形為正弦半波，因此 稱之為準(zhǔn)諧振。,7.1,準(zhǔn)諧振變換電路,2）準(zhǔn)諧振變換電路中諧振周期隨輸入電壓、負載變化 而改變，只能采用脈沖頻率調(diào)制(PFM)調(diào)控輸出電 壓和輸出功率，即調(diào)頻方式。,1） 變換電路中諧振元件只參與能量變換的某一階段而 不是全過程，且只能改善變換電路中一個開關(guān)元件 （如開關(guān)管T或二極管D）的開關(guān)特性，,電路特點：,7.1

6、,圖7.2.1 以DC/DC降壓變換電路為例的零電壓開通準(zhǔn)諧 振變換電路（ZVS QRC),1）開關(guān)管T與諧振電容Cr并聯(lián)，諧振電感Lr與T串聯(lián)，如果濾波電感Lf足夠大，則輸出負載電流為恒定值I。,2）假定t0,T處于通態(tài)，iT=iL=I0，uT=ucr=0，續(xù)流二極管D截止。 3）在t=0時撤除T的驅(qū)動信號ug，把一個開關(guān)周期Ts中的通、斷過程可分為5個開關(guān)狀態(tài)，其電壓、電流波形如圖7.2.1（b）（e）所示。,1、零電壓開關(guān)準(zhǔn)諧振變換電路,準(zhǔn)諧振變換電路,7.1,圖7.2.1 以DC/DC降壓變換電路為例的零電壓開通準(zhǔn)諧 振變換電路（ZVS QRC),1、零電壓開關(guān)準(zhǔn)諧振變換電路 開關(guān)狀態(tài)

7、：,準(zhǔn)諧振變換電路,1) t0t1階段：t=0時，ug=0，it從I0減小，諧振電容電流iC從零開始增大，iL=iC+it=I0 不變，負載電流I0從開關(guān)管T轉(zhuǎn)到Cr。由于iT很快下降為零，而uCr=uT還很小，故開關(guān)管T軟關(guān)斷，此后iC=IL=I0恒流充電到t=t1 時， uCr=uT=Ud。,其中： tt1時：uCr=uTUd，續(xù)流二極管 D反偏截止。 t=t1時：uCr=uT=Ud，續(xù)流二極 管D無反偏電壓而開始導(dǎo)電。,7.1,圖7.2.1 以DC/DC降壓變換電路為例的零電壓開通準(zhǔn)諧 振變換電路（ZVS QRC),1、零電壓開關(guān)準(zhǔn)諧振變換電路 開關(guān)狀態(tài)：,準(zhǔn)諧振變換電路,t t1后，

8、iL對Cr繼續(xù)充電,uCrUd ，iL=iC減小，續(xù)流二極管 D開始導(dǎo)電，UAB=0 ， Lr 、Cr構(gòu)成串聯(lián)諧振電路。 當(dāng)?shù)酱?lián)諧振的1/4周期t2時刻， uCr諧振到峰值，iL=iC=0，此后tt2 ，由于uCrUd ，iL反向，Cr開始經(jīng)D和Lr向電源Ud放電。,2) t1tt2階段：,7.1,1、零電壓開關(guān)準(zhǔn)諧振變換電路 開關(guān)狀態(tài)：,準(zhǔn)諧振變換電路,t t2后， Cr經(jīng)D和Lr向電源Ud放電。 uCr減小到t=t3時uCr=0,3) t2tt3階段：,4) t3 t t4階段：,t = t3時, Cr放電到uCr= 0 ，但iL為負值，故二極管D1開始導(dǎo)電，使uCr=uT=0，此后負電

9、流iL通過D1向電源Ud回饋能量，使負向電流iL數(shù)值逐漸減小，到t = t4時，iL=0。,圖7.2.1 以DC/DC降壓變換電路為例的零電壓開通準(zhǔn)諧 振變換電路（ZVS QRC),7.1,1、零電壓開關(guān)準(zhǔn)諧振變換電路 開關(guān)狀態(tài)：,準(zhǔn)諧振變換電路,在t3 t4期間，二極管D1導(dǎo)電使、uT =0， iT =0 ，這時給 T施加驅(qū)動信號，就可以使開關(guān)管T在零電壓下開通。 為了使T在零電壓下可靠開通，必須選擇諧振電路的參數(shù)使之滿足下列關(guān)系式： 上兩式中：fr是諧振電路的諧振頻率， I0min是負載電流的最小值。,(7.2.1),(7.2.2),圖7.2.1 以DC/DC降壓變換電路為例的零電壓開通準(zhǔn)

10、諧 振變換電路（ZVS QRC),7.1,1、零電壓開關(guān)準(zhǔn)諧振變換電路開關(guān)狀態(tài)：,準(zhǔn)諧振變換電路,由于T導(dǎo)通iT=iL=I0 ，uCr=uT=0,續(xù)流二極管D截止，電源Ud對負載供電。到t=t5時T再次被關(guān)斷，完成了一個開關(guān)周期TS。,5) t4tt5階段：,圖7.2.1 以DC/DC降壓變換電路為例的零電壓開通準(zhǔn)諧 振變換電路（ZVS QRC),7.1,1、零電壓開關(guān)準(zhǔn)諧振變換電路 開關(guān)狀態(tài)：,準(zhǔn)諧振變換電路,1) 在一個開關(guān)周期TS中，僅在t3 t4期間電源Ud不輸出能量，而這段時間段的長短與Lr 、Cr的諧振周期有關(guān)。 2) 當(dāng)Lr 、Cr的值一定時，降低開關(guān)頻率fS（即增大TS ）將使

11、輸出電壓、輸出功率增大。 3) 零電壓開通準(zhǔn)諧振變換電路只適宜于改變變換電路的開關(guān)頻率fS來調(diào)控輸出電壓和輸出功率。,圖7.2.1 以DC/DC降壓變換電路為例的零電壓開通準(zhǔn)諧 振變換電路（ZVS QRC),總結(jié)：,7.1,圖7.2.2 以DC/DC降壓變換電路為例的零電流開通準(zhǔn)諧 振變換電路（ZCS QRC),1） Cf足夠大，在一個開關(guān)周期Ts中輸出負載電流IO和輸出電壓UO都恒定不變。如果濾波電感Lf足夠大，則Ts中If = I恒定不變。,2）假定t0時，ug=0,T處于斷態(tài)，D續(xù)流。iT=iL=0， ID=If = I ， uT=Ud ， ucr=0，續(xù)流二極管D截止， 3) 在t=0

12、時T施加的驅(qū)動信號ug，把一個開關(guān)周期Ts中的通、斷過程可分為5個開關(guān)狀態(tài)，其電壓、電流波形如圖7.2.2（b）（e）所示。,1、零電流開關(guān)準(zhǔn)諧振變換電路,準(zhǔn)諧振變換電路,諧振電感,濾波電容,7.1,t=0時T施加驅(qū)動信號ug而導(dǎo)通，iT=iL從零上升至I0。iD=I0-iL從I0下降到零， D截止。,由于在上述過程中電感Lr上的感應(yīng)電動勢為左正右負，所以使T上的電壓ur減小。如果電感Lr足夠大，則有可能使uT，實現(xiàn)零電壓開通。,2、零電流開關(guān)準(zhǔn)諧振變換電路開關(guān)狀態(tài)：,準(zhǔn)諧振變換電路,1）tt階段：,圖7.2.2 以DC/DC降壓變換電路為例的零電流開通準(zhǔn)諧 振變換電路（ZCS QRC),7.

13、1,tt1時，iT=iLI0 , iL-I0對r充電，使ucr上升r、Cr產(chǎn)生串聯(lián)諧振。諧振1/4周期后，iT=iL達最大值，ucr=Ud；諧振1/2周期后，iT=iL=I0，ucr=2Ud；此后，iT=iL從I0下降，t=t2時到下降到零，Uducr2Ud。,2、零電流開關(guān)準(zhǔn)諧振變換電路 開關(guān)狀態(tài)：,2） t1tt2階段：,準(zhǔn)諧振變換電路,圖7.2.2 以DC/DC降壓變換電路為例的零電流開通準(zhǔn)諧 振變換電路（ZCS QRC),7.1,在此期間由于Lr、Cr諧振，iL為負值，二極管D1導(dǎo)電，uT=0，若此時撤除驅(qū)動信號ug， T可以在零電流下關(guān)斷，無關(guān)斷損耗。t=t3時，ucrud，二極管D

14、1截止，iT=iL=0，uT=Ud-ucr。,2、零電流開關(guān)準(zhǔn)諧振變換電路 開關(guān)狀態(tài)：,3） t2tt3階段：,準(zhǔn)諧振變換電路,使T在零電流下關(guān)斷的諧振電路參數(shù)關(guān)系式：,(7.2.3),(7.2.4),圖7.2.2 以DC/DC降壓變換電路為例的零電流開通準(zhǔn)諧 振變換電路（ZCS QRC),7.1,由于T、D1均已斷流，續(xù)流二極管D仍反偏截止，電容Cr的向濾波電感和負載放電，到t=t4時，ucr=0，uT=Ud，續(xù)流二極管D導(dǎo)電， 其電流從零突變?yōu)镮0。,準(zhǔn)諧振變換電路,圖7.2.2 以DC/DC降壓變換電路為例的零電流開通準(zhǔn)諧 振變換電路（ZCS QRC),2、零電流開關(guān)準(zhǔn)諧振變換電路 開關(guān)

15、狀態(tài)：,4） t3tt4階段：,7.1,續(xù)流二極管D導(dǎo)電，到t=t5時，T再次被驅(qū)動，經(jīng)歷一個完整的周期TS。,準(zhǔn)諧振變換電路,圖7.2.2 以DC/DC降壓變換電路為例的零電流開通準(zhǔn)諧 振變換電路（ZCS QRC),2、零電流開關(guān)準(zhǔn)諧振變換電路 開關(guān)狀態(tài)：,5） t4tt5階段：,7.1,1) 在一個開關(guān)周期TS中，僅在0t2期間電源輸出功率，t2t3期間Cr向電源回饋能量。 2) 當(dāng)Cr、Lr的值一定時諧振周期Tr=1/fr是不變的，變換電路的開關(guān)頻率fS越高，Ts就越小，T的相對導(dǎo)通時間（電源輸出功率的時間）t2/TS增長，將使輸出電壓、輸出功率增大。 3) 零電流開關(guān)準(zhǔn)諧振變換電路只適

16、宜于改變變換電路的開關(guān)頻率fS來調(diào)控輸出電壓和輸出功率。,準(zhǔn)諧振變換電路,圖7.2.2 以DC/DC降壓變換電路為例的零電流開通準(zhǔn)諧 振變換電路（ZCS QRC),2、零電流開關(guān)準(zhǔn)諧振變換電路,總結(jié)：,7.1,3、零電壓多諧振開關(guān)電路,圖7.2.3 Buck ZVS MRC變換電路及波形圖,濾波電容Cf足夠大，在一個開關(guān)周期Ts中輸出負載電流IO和輸出電壓都恒定不變。 濾波電感Lf足夠大，在一個開關(guān)周期Ts中恒定不變。 假定tt0時， T處于斷態(tài)，D續(xù)流，由于CT、Lr諧振到t=t0時刻使uT=ucr=0。,準(zhǔn)諧振變換電路,7.1,準(zhǔn)諧振變換電路,3、零電壓多諧振開關(guān)電路開關(guān)狀態(tài)：,圖7.2.

17、3 Buck ZVS MRC 變換電路及波形圖,從t=t0時刻開始，把一個開關(guān)周期Ts中的通、斷過程 分為4個開關(guān)狀態(tài)：,在t=t0時，主開關(guān)管T上 的電壓已降到零（uT=0）， 此時對T施加驅(qū)動信號ug使 實現(xiàn)零電壓開通。 在這期間里有源開關(guān)T 和二極管開關(guān)D都導(dǎo)通，電 感Lr中的電流Il線性增長、 直到iL=I0。,7.1,準(zhǔn)諧振變換電路,3、零電壓多諧振開關(guān)電路 開關(guān)狀態(tài)：,圖7.2.3 Buck ZVS MRC 變換電路及波形圖,） t0tt1階段,在t=t1時，iL=I0，二極管D截止， Lr、Cr進入諧振狀態(tài)（第一次諧 振）。 在t=t2時諧振的結(jié)果使uT=0。,7.1,準(zhǔn)諧振變換

18、電路,3、零電壓多諧振開關(guān)電路 開關(guān)狀態(tài)：,圖7.2.3 Buck ZVS MRC 變換電路及波形圖,）t1tt2階段,在t=t2時刻撤除T的驅(qū)動信號 ug使T零電壓關(guān)斷，Cr、Lr、CT 進入諧振狀態(tài)（第二次諧振）。 在這期間，開關(guān)T上的電壓uT 按振蕩規(guī)律變化，二極管D上的 電壓也按振蕩規(guī)律變化直到 t=t3為止。,7.1,準(zhǔn)諧振變換電路,3、零電壓多諧振開關(guān)電路 開關(guān)狀態(tài)：,圖7.2.3 Buck ZVS MRC 變換電路及波形圖,）t2tt3階段,7.1,準(zhǔn)諧振變換電路,3、零電壓多諧振開關(guān)電路 開關(guān)狀態(tài)：,圖7.2.3 Buck ZVS MRC 變換電路及波形圖,）t3tt4階段,在

19、t=t3時刻，二極管D上電壓下降到零，D管導(dǎo)通，進入 第三次諧振 , 在t=t4時刻,uT下降到零 ,此時施加驅(qū)動信號ug使T實現(xiàn)軟開通。,7.2,零開關(guān)PWM變換電路,1）是PWM電路與QRC電路的結(jié)合,它在準(zhǔn)諧振型變 換電路基礎(chǔ)上加入一個輔助開關(guān)管來控制諧振元件的諧 振過程，僅在需要開關(guān)狀態(tài)轉(zhuǎn)變時才啟動諧振電路，造 成開關(guān)管的零壓開通或零流關(guān)斷條件。 2）諧振電感L與主開關(guān)器件串聯(lián)在電路中，開通時 承受負載電流，因此，變換電路可按恒定頻率PWM方式 調(diào)控輸出電壓，利用啟動準(zhǔn)諧振變換電路創(chuàng)造零壓或零 流條件，開通或關(guān)斷開關(guān)器件。 3）既可以像QRC電路一樣通過諧振為主功率開關(guān) 管創(chuàng)造零電壓或

20、零電流開關(guān)條件，又可以使電路像常規(guī) PWM電路一樣，通過恒頻占空比調(diào)制來調(diào)節(jié)輸出電壓。,電路特點：,7.2,1、零電壓(開通)開關(guān)PWM 變換電路結(jié)構(gòu)及工作原理：,圖7.2.4 Buck ZVS PWM變 換電路和工作波形,零開關(guān)PWM變換電路,ZVS PWM變換電路是在 ZVS QRC電路的諧振電感Lr上并聯(lián)一個輔助開關(guān)管D2和T2組成的。 若tt0時，主開關(guān)管T1和輔助開關(guān)T2都是導(dǎo)通的，續(xù)流二極管D截止，iL=If=I0，ucr=0。在一個開關(guān)周期T5中，可分5個階段來分析電路的工作過程；,7.2,1、零電壓(開通)開關(guān)PWM 變換電路工作原理：,圖7.2.4 Buck ZVS PWM變

21、 換電路和工作波形,零開關(guān)PWM變換電路,t=t0 時，ucr=0,撤除T1的驅(qū)動 信號ug1使零電壓T1關(guān)斷，電流 立即從 T1轉(zhuǎn)移到Cr，給Cr充電， 由于iL=If=I0恒定，ucrUd時，續(xù) 流二極管D仍處于反偏截止。 t=t1，Cr充電到ucr=Ud，續(xù)流 二極管D不再反偏而導(dǎo)電。,1） t0tt1階段：,7.2,1、零電壓(開通)開關(guān)PWM 變換電路工作原理：,圖7.2.4 Buck ZVS PWM變 換電路和工作波形,零開關(guān)PWM變換電路,由于續(xù)流二極管D導(dǎo)電，經(jīng) T2、D2續(xù)流，這段時期是可以 通過改變輔助開關(guān)T2的關(guān)斷時 刻t2控制的，因此續(xù)流二極管D 導(dǎo)電的占空比是可以實施

22、PWM 控制的，用它來調(diào)控輸出電壓。,2） t1tt2階段：,7.2,1、零電壓(開通)開關(guān)PWM 變換電路工作原理：,圖7.2.4 Buck ZVS PWM變 換電路和工作波形,零開關(guān)PWM變換電路,由于在t=t2時刻撤除輔助開 關(guān)管T2的驅(qū)動信號而關(guān)斷，Cr、 Lr產(chǎn)生諧振。在T2關(guān)斷前瞬間， 由于T1已關(guān)斷，ucr=Ud，所以 T2為零電壓關(guān)斷。 從t=t2后到1/4諧振周期時， ucr到達最大值Ud+I0Zr，此后電 容Cr放電，ucr下降，到t=t3時， 此期間iL為負值。,3） t2tt3階段：,7.2,1、零電壓(開通)開關(guān)PWM 變換電路工作原理：,圖7.2.4 Buck ZV

23、S PWM變 換電路和工作波形,零開關(guān)PWM變換電路,負電流iL經(jīng)二極管D、D1向電源Ud回饋能量。 由于導(dǎo)通的D1與主開關(guān)管T1并聯(lián)，在此期間若對T1施加驅(qū)動信號則T1 將在零電壓下開通。 T1 開通后負iL反向從零線性增大，到t=t4時iL=I0，續(xù)流二極管D的電流iD=I0=iL從I0減小到零而自然關(guān)斷。,4） t3tt4階段：,7.2,1、零電壓(開通)開關(guān)PWM 變換電路工作原理：,圖7.2.4 Buck ZVS PWM變 換電路和工作波形,零開關(guān)PWM變換電路,使T1在零電壓下開通，必須選擇諧振電路的參數(shù)使之滿足下列關(guān)系：,4） t3tt4階段（續(xù)）：,(7.2.5),(7.2.6

24、),式中： 是諧振電路的諧振頻率， 是負載電流的最小值。,7.2,1、零電壓(開通)開關(guān)PWM 變換電路工作原理：,圖7.2.4 Buck ZVS PWM變 換電路和工作波形,零開關(guān)PWM變換電路,t=t4時，主開關(guān)管下T1已處于通態(tài),D反偏截止 ,電源Ud向負載恒流供電。 在t=t5時，撤除T1的驅(qū)動信號，T1關(guān)斷，（因為T1關(guān)斷時ucr=uT1很小，T1也是軟關(guān)斷）完成一個開關(guān)周期T5。,5） t4tt5階段:,2、零電流(關(guān)斷)開關(guān)PWM變換電路,7.2,圖7.2.5(a) Buck ZCS PWM 變換電路的原理圖,圖7.2.5 Buck ZCS PWM 變換電路主要電量波形圖,ZCS

25、 PWM變換電路是在 ZCS QRC電路的諧振電容Cr上并聯(lián)一個輔助開關(guān)管T2和其并聯(lián)的D2組成的 。,零開關(guān)PWM變換電路,2、零電流(關(guān)斷)開關(guān)PWM 變換電路,7.2,圖7.2.5 Buck ZCS PWM 變換電路原理圖及波形圖,Buck ZCS PWM變換電路一個開關(guān)周期可分為 6個時間段描述： 1）t0tt1階段 2）t1tt2階段 3）t2tt3階段 4）t3tt4階段 5）t4tt5階段 6）t5tt6階段 設(shè)定tt0時，主開關(guān)管T1和輔助開關(guān)管T2都是斷開的，續(xù)流二極管D導(dǎo)通使iD=I0，諧振電容Cr上的電壓為零。,零開關(guān)PWM變換電路,2、零電流(關(guān)斷)開關(guān)PWM變換 電路

26、工作過程,7.2,對T1施加驅(qū)動信號ug1使其導(dǎo)通，iT1=iL線性上升至I0，iD=iL-I0下降到零，t=t1時，D截止。 在T1導(dǎo)通瞬間，由于諧振電感Lr上的電壓uLr=Ud，則T1為軟開通 。,零開關(guān)PWM變換電路,1）t0tt1階段：,圖7.2.5 Buck ZCS PWM 變換電路原理圖及波形圖,2、零電流(關(guān)斷)開關(guān)PWM變換 電路工作過程,7.2,在D截止后，Lr、Cr產(chǎn)生諧振，iLI0，經(jīng)過半個諧振周期Tr后到t=t2時刻，iL=I0，ucr=2Ud（最大值）。,零開關(guān)PWM變換電路,2） t1tt2階段：,圖7.2.5 Buck ZCS PWM 變換電路原理圖及波形圖,t=

27、t2時，D2的電流iD2=iL-I0 而自然關(guān)斷，電源對負載供電， iL=if=I0。,3）t2tt3階段：,7.2,t=t3時, 對T2施加驅(qū)動信號ug2使其導(dǎo)通, Cr處于放電狀態(tài),Cr 、Lr將繼續(xù)諧振。t=t3以后,電感電流iL由正方向諧振衰減到零之后，D1導(dǎo)通，iL通過D1繼續(xù)向反方向諧振，并將能量反饋回電源Ud。在t=t4時刻，電感電流iL由反方向諧振衰減到零。,零開關(guān)PWM變換電路,圖7.2.5 Buck ZCS PWM 變換電路原理圖及波形圖,4） t3tt4階段：,2、零電流(關(guān)斷)開關(guān)PWM變換 電路工作過程,7.2,t=t3以后,電感電流iL由正方向諧振衰減到零之后， D

28、1導(dǎo)通， iL通過D1繼續(xù)向反方向諧振，并將能量反饋回電源Ud 。 t=t4時，電感電流iL由反方向諧振衰減到零。顯然，在iL反方向運行期間，撤除驅(qū)動信號ug1主開關(guān)管T1可以在零電壓、零電流下完成關(guān)斷過程。 使T1在零電流下關(guān)斷，諧振電路的參數(shù)關(guān)系式為：,零開關(guān)PWM變換電路,圖7.2.5 Buck ZCS PWM 變換電路原理圖及波形圖,4） t3tt4階段：,2、零電流(關(guān)斷)開關(guān)PWM變換 電路工作過程,式中： 是諧振電路的諧振頻率， 是負載電流的最小值。,7.2,在此期間，T1已關(guān)斷，D仍截止，Cr經(jīng)T2對負載放電到t=t5時，ucr=0。,零開關(guān)PWM變換電路,5） t4tt5階段

29、：,2、零電流(關(guān)斷)開關(guān)PWM 變換電路工作過程,圖7.2.5 Buck ZCS PWM 變換電路原理圖及波形圖,7.2,t=t5時，ucr=0，續(xù)流二極管D立即導(dǎo)電，iD=I0，此后電路也將以標(biāo)準(zhǔn)的PWM模式運行，因續(xù)流二極管D導(dǎo)電的占空比是可以實施PWM控制的，用它來調(diào)控輸出電壓。 tt5后，撤除驅(qū)動信號ug2 使T2關(guān)斷，則T1在零電流下完成關(guān)斷。 t=t6時，驅(qū)動信號ug1又使主開關(guān)管T1開通，開始下一個開關(guān)周期。,零開關(guān)PWM變換電路,6） t5tt6階段：,2、零電流(關(guān)斷)開關(guān)PWM變換 電路工作過程,圖7.2.5(b) Buck ZCS PWM 變換電路原理圖及波形圖,7.3,零轉(zhuǎn)換PWM變換電路,將諧振電感Lr及輔助開關(guān)T2與主開關(guān)并聯(lián)，控制輔助開關(guān)的開通、截止產(chǎn)生LC振蕩，使主開關(guān)實現(xiàn)零流關(guān)斷或零電壓開通。這種變換器被稱為零電流轉(zhuǎn)換（關(guān)斷）開關(guān)PWM變換電路（ZCT PWM）和零電壓轉(zhuǎn)換（開通）開關(guān)PWM變換電路（ZVT PWM）。,定義：,圖7.2.9 Boost ZVT PWM 電路的原理圖,圖7.2.7 Boost ZCT PWM 電路的原理圖,7.3,1、零電流轉(zhuǎn)換開關(guān)PWM變換電路,圖7.2.6 基本零電流轉(zhuǎn)換開關(guān),圖中輔助諧振網(wǎng)絡(luò)由輔助開關(guān)管T1、諧振電感Lr、諧振電容Cr及輔助整流二極管D1構(gòu)成。 將此開關(guān)應(yīng)用