電源適配器兩相ZVT-PWMDC/DC變換器的設計

電源適配器技術在DC/DC變換器中的應用已分別經歷了諧振開關階段,準諧振階段以及電源適配器PWM階段,其中前兩個階段共有的兩大缺陷是:

  ①諧振元件處于功率傳輸的主電路中,使得開關器件的電壓?電流應力增大;

  ②輸出電壓與開關頻率有關,必須采用調頻控制,因此不利于輸入?輸出濾波器的設計零過度PwM技術出現后,受到人們廣泛的重視?零過渡PWM變換器的主要優點是:

  ①保留了PWM技術的優點,實現了恒頻控制;

  ②諧振元件與主開關并聯,不參與功率傳輸,因此使主開關的電壓?電流應力大大減小了;

  ③與以往的電源適配器變換器相比,能實現零開關條件的電源電壓,負載變化范圍更寬;

  為此提出的兩相ZVT( Zero Voltage Transition) PWMDC/DC變換器是多相技術與零電壓過渡PWM技術相結合的產物,由于使用了多相技術,減少了輸出電流的紋波,相對地增大了輸出功率?該電路的主開關是零電壓開通的,主續流二極管是零電流關斷的。

  針對兩相ZVT-PWMBuck變換器拓撲結構的特點和工作原理,推導了電壓變換比?主開關零電壓開通條件等公式,并給出了輔助諧振電路元件參數選取的依據?仿真和實驗結果驗證了推導的正確性和參數設計的可行性。

1.新型電源適配器兩相AVT-PWM變換器的拓撲結構及工作原理

圖4-49為此變換器的拓撲結構,對這種Buek型兩相ZVT-PWM變換器面言,當一個主續流二極管導通時,輔助電路開始工作,為相應相的開關器件提供零電壓開通條件,為了使輔助電路有高的工作效率,當輔助電路開始工作時,某一相的有源開關應該處于導通狀態,換句話說,占空比D應大于0.5,否則,如圖449中所示的輔助電路處理的功率約為D>0.5時的兩倍,因而增大了輔助電路的損耗,因此,這種兩相ZVT PWN變換器適用于需要電壓變換比高于0.5的場合,圖4-50為該電路在D>0.5時的主主要波形,鑒于以上原因,以下主要對D≥0,5時的工作原理以及電路特性進行詳細的分析,

兩相EVT- PWMBuck變換器

D>0.5時,兩相ZVT-PWMHuck變換器的工作原理如下,t?時刻,主開關S1關斷,諧振電容C1以1?大小的電流放電,使諧振電容C4上的電壓線性下降,時刻,主續流二極管)1兩端電壓V回降到0,VD)1開始續流,a~階段,諧振電流線性上升階段,時刻,輔助開美8開通,請振電流1,流經D4,并且U,/L的斜率增大,時刻,(,開始大于1?,主續流二極管VD1斷開,諧振電感L與諧振電容C1開始諧振,諧振電容C兩端的電壓以正弦規律上升,直到上升到V,,被主開關S1的反并聯二極管鉗位在V,為主開關S1創造零電壓開通的條件,在1=恒流階段,由于諧振電感L-兩端的電壓被主開關S1的反并聯二極管鉗位為零,因此諧振電感L,中的電流保持恒定,在此階段中的任意時刻開通主開關即為零電壓開通,但在輔助開關關斷且諧微電感電流下降到I之前,主開關中并沒有電流流過?

n時刻,輔助開關關斷,輔助回路續流二極管D.導通,諧振電感電流開始下降,直到下降到負載電流時,主開關S1中才開始有電流流過,t時刻,主開關S1的電流由零開始線性上升,諧振電感L中的電流繼續線性下降,直到t時刻下降到零,在~1階段,由主開關S和S2同時為負載提供能量。