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实现ZVS的策略及次级占空比的丢失

发布时间:2008-10-09阅读:1088

  超前臂比滞后臂容易实现ZVS,只要满足条件使滞后臂实现ZVS,则超前臂肯定会实现ZVS。因此,移相ZVS PWM DC-DC全桥转换器实现ZVS的关键在于滞后臂。滞后臂实现ZVS的条件就是式。从式(5-l19)可以看出,要满足它有两个办法:一是增大谐振电感Lr,二是增大I2。

  1.增加励磁电流

  对于某一已知的谐振电感Lr,就必须有一个最小电流I2的值I2min来使Lr中的能量1/2LrI2min能实现ZVS。有人提出用增加励磁电流IM的方法实现ZVS,实质上就是提高I2min。

  由于增加了励磁电流IM,初级电流在负载电流的基础上增加了励磁电流,因而增加了它的最大电流,也使通态损耗增大。同时,励磁电流的增大也增加了变压器的损耗。因此,在励磁电流的选取上,要充分考虑开关器件和变压器的损耗。

  2. 增大谐振电感

  因为励磁电流与负载无关,所以在轻载时,转换器的效率很低。实现ZVS的另一种方法是增大谐振电感。要在一定的负载范围内实现ZVS,就可以知道一个最小的负载电流,根据这个电流,忽略励磁电流,就可以得到I2的最小值I2min,然后利用式(5-119)就可以计算出所需要的最小谐振电感。

  3. 次级占空比的丢失

  次级占空比的丢失是全桥ZVS PWM DC/DC转换器中一个重要的现象。所谓次级占空比丢失,就是说次级的占空比Dus小于初级的占空比Dup,即:Dus<Dup,其差值就是次级占空比丢失Dloss:


  产生次级占空比丢失的原因是:存在初级电流从正向(或负向)变化到负向(或正向)负载电流的时间。在这段时间里,虽然初级有正电压方波(或负电压方波),但初级不足以提供负载电流,次级整流桥的所有二极管导通,负载处于续流状态,其两端电压为零。这样次级就丢失了(t2~t5)和(t8~t11)这部分电压方波。这部分时间与1/2开关周期的比值就是次级的占空比丢失Dloss即


  从式(5-123)中可以知道:Lr越大,Dloss越大;负载越大,Dloss越大;Ui越低,Dloss越大。

  Dloss的产生使Dus减小,为了得到所需求的输出电压,就必须减小初、次级绕组的匝数比。而匝数比的减小会带来两个问题:一是初级电流增加,开关管的电流峰值也要增加,这将使通态损耗加大;二是次级整流桥的耐压值要增加。为了减小Dloss,提高Dus,可以采用饱和电感的办法,就是将谐振电感Lr改为饱和电感,但还是存在Dloss。

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