零電壓準(zhǔn)諧振變換器的定義是什么
零電壓準(zhǔn)諧振變換器的定義,零電壓準(zhǔn)諧振變換器(ZVT)是一種實(shí)現(xiàn)零電壓開(kāi)關(guān)(ZVS)和準(zhǔn)諧振(QR)的交錯(cuò)控制技術(shù)。它通過(guò)控制電流和電壓的相位差,實(shí)現(xiàn)在開(kāi)關(guān)管電壓為零時(shí)進(jìn)行開(kāi)關(guān)操作,同時(shí)利用諧振來(lái)降低開(kāi)關(guān)損耗。ZVT技術(shù)在高頻率、高功率電力電子應(yīng)用中具有廣泛的應(yīng)用前景。
二、閉時(shí),漏極電壓開(kāi)始上升,同時(shí)源極電壓下降,直到源極電壓降至零,此時(shí)開(kāi)關(guān)管電壓為零,開(kāi)關(guān)管轉(zhuǎn)換成導(dǎo)通狀態(tài)。在這個(gè)過(guò)程中,諧振電路產(chǎn)生共振,使得開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)過(guò)程實(shí)現(xiàn)了零電壓開(kāi)關(guān)。
零電壓準(zhǔn)諧振變換器的應(yīng)用和優(yōu)缺點(diǎn),ZVT技術(shù)已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用,尤其在高頻率、高功率的變換器中。它能夠減少開(kāi)關(guān)管的損耗,提高變換器的效率,同時(shí)降低EMI噪聲。ZVT技術(shù)還可以在無(wú)線(xiàn)充電、太陽(yáng)能逆變器等領(lǐng)域中得到應(yīng)用。
然而,ZVT技術(shù)的實(shí)現(xiàn)需要較高的控制精度和復(fù)雜的電路設(shè)計(jì)。此外,諧振電路的失調(diào)也會(huì)導(dǎo)致開(kāi)關(guān)管的損耗增加。因此,ZVT技術(shù)的應(yīng)用需要仔細(xì)考慮其適用場(chǎng)景和控制策略。零電壓準(zhǔn)諧振變換器是一種高效、低噪聲的電力電子技術(shù),它通過(guò)控制電流和電壓的相位差,實(shí)現(xiàn)在開(kāi)關(guān)管電壓為零時(shí)進(jìn)行開(kāi)關(guān)操作,同時(shí)利用諧振來(lái)降低開(kāi)關(guān)損耗。ZVT技術(shù)已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用,但其應(yīng)用需要仔細(xì)考慮其適用場(chǎng)景和控制策略。零電壓準(zhǔn)諧振變換器(ZVZCS)是一種應(yīng)用頻率可變、負(fù)載變化較大的開(kāi)關(guān)電源的定頻控制方法,在這種變換器中,晶體管的關(guān)斷采用零電壓開(kāi)關(guān)(ZVS)技術(shù),主電容和諧振電感串聯(lián),形成諧振回路。通過(guò)合理設(shè)計(jì)諧振電路的參數(shù),使變換器在過(guò)渡時(shí)零電壓關(guān)斷,諧振回路的諧振特性使開(kāi)關(guān)器件在關(guān)斷時(shí)保持零電流狀態(tài),從而實(shí)現(xiàn)零電壓開(kāi)關(guān)。與其他開(kāi)關(guān)電源相比,零電壓準(zhǔn)諧振變換器具有以下優(yōu)點(diǎn):
1. 降低開(kāi)關(guān)損耗,提高效率:采用諧振回路實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)器件的諧振過(guò)渡,可有效降低開(kāi)關(guān)損耗,提高變換器效率,特別適用于高功率開(kāi)關(guān)電源。
2. 減小電磁干擾:在開(kāi)關(guān)過(guò)渡過(guò)程中,電流由于通過(guò)諧振回路,會(huì)在開(kāi)關(guān)器件的兩端形成零電壓點(diǎn),避免高電壓峰值的產(chǎn)生,減小電磁干擾,降低EMI。
3. 降低噪聲:采用零電壓開(kāi)關(guān)技術(shù),避免了開(kāi)關(guān)器件產(chǎn)生的瞬間電流和電壓的高峰值,減小了噪聲。
零電壓準(zhǔn)諧振變換器的設(shè)計(jì),零電壓準(zhǔn)諧振變換器的設(shè)計(jì)需要考慮以下幾個(gè)方面:
1. 諧振元件的選擇:合理選擇諧振電容和電感,以使諧振回路產(chǎn)生合適的諧振頻率和響應(yīng)速度,達(dá)到均衡開(kāi)關(guān)損耗和效率的目的。
2. 控制器的設(shè)計(jì):在零電壓準(zhǔn)諧振變換器中,要根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)合,采用不同的控制策略,實(shí)現(xiàn)合適的諧振周期和工作參數(shù)。
3. 晶體管的選擇:晶體管應(yīng)具有較高的耐受電壓和耐受電流能力,以保證穩(wěn)定、可靠地工作。
零電壓準(zhǔn)諧振變換器的應(yīng)用,零電壓準(zhǔn)諧振變換器常用于高頻變換器、高功率電源、UPS、DC/DC變換器、醫(yī)療設(shè)備及工業(yè)自動(dòng)化控制等領(lǐng)域,具有響應(yīng)速度快、噪聲小、效率高等特點(diǎn)。零電壓準(zhǔn)諧振變換器的未來(lái)發(fā)展,在未來(lái),隨著科技的發(fā)展,零電壓準(zhǔn)諧振變換器將得到廣泛應(yīng)用和推廣,同時(shí)也將朝著高效、低功耗、多功能、智能化的方向發(fā)展,為更多領(lǐng)域提供安全、可靠、高效的電源和電力控制方案。
零電流準(zhǔn)諧振變換器是一種高效率、高頻率的DC/DC變換器,廣泛應(yīng)用于各種電源系統(tǒng)中。它采用了零電流開(kāi)關(guān)技術(shù)和準(zhǔn)諧振技術(shù),從而實(shí)現(xiàn)了非常低的開(kāi)關(guān)損耗和開(kāi)關(guān)噪聲。當(dāng)變換器工作時(shí),開(kāi)關(guān)管在零電流狀態(tài)下進(jìn)行切換,大大降低了開(kāi)關(guān)損耗,提高了系統(tǒng)效率。同時(shí),準(zhǔn)諧振技術(shù)的應(yīng)用使得變換器能夠在特定頻率下發(fā)生諧振,進(jìn)一步提高了變換器的性能。在零電流準(zhǔn)諧振變換器中,諧振頻率的確定至關(guān)重要。一般來(lái)說(shuō),諧振頻率被設(shè)計(jì)為開(kāi)關(guān)頻率的10倍左右。這是因?yàn)檫^(guò)高的諧振頻率可能導(dǎo)致諧振電感電流峰值增大,從而增加電路的功率損耗;而過(guò)低的諧振頻率則可能使得開(kāi)關(guān)管難以實(shí)現(xiàn)零電流關(guān)斷。因此,在實(shí)際應(yīng)用中,需要綜合考慮電路的穩(wěn)定性、效率以及開(kāi)關(guān)管的性能等因素來(lái)選擇合適的諧振頻率。除了上述提到的開(kāi)關(guān)頻率外,諧振頻率的選擇還受到電路中電感L和電容C的值以及開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)耗時(shí)等因素的影響。這些因素共同決定了變換器的諧振特性。在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中,需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求和電路條件來(lái)選擇合適的電感L和電容C的值,以確保變換器能夠在所需的諧振頻率下正常工作。
級(jí)線(xiàn)圈電感和節(jié)點(diǎn)電容形成一個(gè)諧振電路,使電感的值為1.4mH,節(jié)點(diǎn)電容的值為73pF,利用方程式:4π2f2LC=1可得出諧振頻率為500kHz,諧振電路略微衰減。我們注意到采用此近似值的諧振頻率與輸入電壓和載荷電流無(wú)關(guān)。
如果是非連續(xù)導(dǎo)通模式反激變換器,MOSFET在固定的頻率下導(dǎo)通(忽略任何頻率抖動(dòng)的影響)。如果達(dá)到設(shè)定的電流水平,設(shè)備就可以導(dǎo)通、關(guān)閉;然后在前一設(shè)備導(dǎo)通后的某個(gè)固定時(shí)間再度導(dǎo)通,設(shè)備的導(dǎo)通時(shí)間與漏極諧振并不同步。在某些情況下,當(dāng)漏極電壓低于總線(xiàn)電壓和初級(jí)線(xiàn)圈感應(yīng)電壓之和時(shí),設(shè)備就會(huì)導(dǎo)通。在另一些情況下,當(dāng)漏極電壓較大時(shí),設(shè)備才會(huì)導(dǎo)通。這種特點(diǎn)經(jīng)常出現(xiàn)在非連續(xù)導(dǎo)通反激變換器的效率曲線(xiàn)上:在驅(qū)動(dòng)恒定負(fù)載的情況下,當(dāng)設(shè)備導(dǎo)通時(shí)間沿諧振曲線(xiàn)的波形和波谷上下改變時(shí),效率會(huì)隨著輸入電壓而改變。
對(duì)于準(zhǔn)諧振開(kāi)關(guān),設(shè)備并沒(méi)有固定的開(kāi)關(guān)頻率,控制器等待漏極電壓的一個(gè)波谷到來(lái)后再導(dǎo)通。針對(duì)彩電市場(chǎng)設(shè)計(jì)的較老的準(zhǔn)諧振設(shè)備,總是在到達(dá)首個(gè)波谷時(shí)導(dǎo)通,這對(duì)于負(fù)載較大的彩電是一個(gè)很好的解決方案,然而,對(duì)于有較寬動(dòng)態(tài)范圍的負(fù)載,還存在一個(gè)問(wèn)題。
設(shè)備關(guān)閉和第一個(gè)波谷之間的時(shí)間由諧振頻率固定,設(shè)備導(dǎo)通和關(guān)閉之間的時(shí)間通過(guò)控制器設(shè)定。對(duì)于較小的負(fù)載,由于電感中所需的能源較少,這個(gè)時(shí)間較短,并且輸出二極管導(dǎo)通的時(shí)間也較短,因此,對(duì)于較小的負(fù)載,頻率增高會(huì)造成更大的開(kāi)關(guān)損耗。有了FSQ系列的Fairchild功率開(kāi)關(guān),就可以利用一個(gè)頻率箝位電路來(lái)解決該問(wèn)題。此電路確保了不超過(guò)最大頻率,并且設(shè)備在出現(xiàn)一個(gè)波谷時(shí)導(dǎo)通。頻率限制在較窄的范圍內(nèi)(如55kHz至67kHz),這樣就可控制開(kāi)關(guān)損耗,并簡(jiǎn)化變壓器的設(shè)計(jì)。與非連續(xù)導(dǎo)通模式和連續(xù)導(dǎo)通模式運(yùn)行的反激變換器相比,準(zhǔn)諧振開(kāi)關(guān)減少了導(dǎo)通損耗,從而提高了效率并降低了設(shè)備溫度。簡(jiǎn)單的準(zhǔn)諧振電路在較小負(fù)載下?lián)p耗較大的缺點(diǎn),已經(jīng)通過(guò)現(xiàn)代控制器或集成功率開(kāi)關(guān)中的頻率箝位電路克服了。
如果這種情況是在較低的電流和電壓下發(fā)生的(準(zhǔn)諧振即是如此),就可減少導(dǎo)通過(guò)程產(chǎn)生的EMI。而且,準(zhǔn)諧振過(guò)程中的固有頻率抖動(dòng)可傳播EMI噪聲,進(jìn)一步降低了濾波器成本,這是由大容量電容中的輸入電壓紋波造成的。對(duì)于恒定負(fù)載,在最大紋波電壓時(shí)的導(dǎo)通時(shí)間和輸出二極管導(dǎo)通時(shí)間都短于在最小紋波電壓時(shí)的時(shí)間,這導(dǎo)致了頻率掃描等于紋波頻率的開(kāi)關(guān)頻率進(jìn)行線(xiàn)性的變化(如對(duì)于50Hz交流電的全橋整流電路為100Hz),這降低了從1MHz到150kHz范圍內(nèi)的EMI。這就是在顯像管彩電中采用準(zhǔn)諧振變換器的主要原因:開(kāi)關(guān)頻率連續(xù)地變化,將電視圖像干擾降到最低。