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電子發燒友網>電子資料下載>電源技術>ZVS軟開關技術的原理及如何設計升壓電路圖

ZVS軟開關技術的原理及如何設計升壓電路圖

2018-10-30 | docx | 0.06 MB | 次下載 | 免費

資料介紹

  ZVS即所謂零電壓開關(ZVS)/零電流開關(ZCS)技術,或稱軟開關技術,小功率軟開關電源效率可提高到80%~85%。接下來將詳解介紹zvs原理及如何自制zvs的升壓電路圖以及它的操作步驟。

  ZVS經典原理:

  1. 上電瞬間,電源電壓流經R1,R2,經過ZD1,ZD2穩壓二極管鉗位在12V后分別送入MOS1,MOS2的GS極,因此兩個MOS管同時開通。

  2. 因為元件參數的離散性(例如:MOS管GS鉗位電壓的離散性、MOS管本身跨導參數的離散性、變壓器初級繞組不嚴格對稱、走線長度差異等),導致兩管DS電流在上電瞬間就不相同。假設下方的MOS管MOS2流過的電流稍大。即IL3》IL2。因為L2,L3是在同一磁芯上繞制,本身存在磁耦合,所以,對磁芯的勵磁電流為IL2,IL3之和。之前提到IL3》IL2,而且從抽頭看去,IL2,IL3的電流方向相反,所以對磁芯的勵磁電流為Ip1=IL3-IL2。這樣就可以等效為僅有L3線圈產生勵磁作用(有一部分抵消掉L2的勵磁)。明白這點以后,繼續往下分析。

  3. 見圖1,在上電瞬間,L2,L3中的等效勵磁電流Ip1用紅色線條表示,因為具有相同的磁路,Ip1將在L2上產生一個互感電流,圖中用藍色線條表示,L2+L3與C1構成并聯諧振,這個互感電流的方向同IL2相反,如此正反饋造成的結果是IL2越來越小,最終可單純看做只有L3參與勵磁。

  4. 與此同時,B點電壓升高,D1截止,C點電壓保持12V,MOS2繼續保持開通。因為MOS2開通時VDS很小,A點近似接地,D2導通,將D點電位強行拉低至0.7V左右,MOS1失去VGS而截止。

  5. 隨著時間推移,L3對磁芯的勵磁最終達到磁飽和,大家注意,此時藍色線條的電流因磁芯飽和失去互感剛好減到0,MOS1的DS上電壓為零。而L3失去電感量而近似于一個僅幾mΩ的純電阻,瞬間大電流全部疊加在MOS2的導通電阻Ron上,使A點電位瞬間升高,D2截止,D點電位恢復至12V,MOS1獲得VGS而導通(在VDS=0的情況下導通,故稱ZVS)。繼而B點近似接地,C點電壓降到0.7V,MOS2截止,MOS1保持導通。當L2勵磁達到飽和時電路狀態再次發生翻轉,重復第4過程。

  6. 整個過程中,翻轉的時間由諧振電容C1的容量和L2+L3共同決定,因為有C1構成諧振,初級電壓波形呈完美正弦波,諧波分量大大減小,漏感的影響不復存在,因此變比等于匝比。L1為扼流電感,利用電感電流的不可突變特性,保證磁飽和瞬間MOS管的DS極不會流過巨大浪涌而損壞。這也是為什么不接此電感或者感量太小時,電路空載電流會增大,而且MOS管發熱嚴重的原因。

  因為利用了磁飽和原理,所以在磁芯工作在滯回線1,3象限的飽和臨界點之間,磁芯的儲能作用得以最大發揮,傳遞功率相當大。

  zvs升壓電路圖制作:

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