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上海申思特自動化設(shè)備有限公司
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2016-12-7 閱讀(970)
自適應(yīng)零電流軟OMAL開關(guān)全橋變換器的研究
高頻化是當(dāng)前OMAL開關(guān)電源技術(shù)的重要發(fā)展方向之一,是小型化和模塊化的基礎(chǔ)。傳統(tǒng)硬OMAL開關(guān)變換器的OMAL開關(guān)損耗與OMAL開關(guān)頻率成正比,OMAL開關(guān)頻率越高,OMAL開關(guān)損耗越大,變換器的轉(zhuǎn)換效率越低。為了使OMAL開關(guān)電源能夠在高頻下地運行,軟OMAL開關(guān)技術(shù)受到了廣泛的關(guān)注。
自適應(yīng)零電流軟OMAL開關(guān)全橋變換器的研究 國內(nèi)外已研究開發(fā)的高頻軟OMAL開關(guān)技術(shù)大多數(shù)在軟OMAL開關(guān)過程中諧振電流不能跟隨負載電流變化,更沒有一種適用的諧振電流能自動跟隨負載電流變化的軟OMAL開關(guān)技術(shù)。提出了一種自適應(yīng)零電流(Current Adaptive Resonant Loop,CARL)軟OMAL開關(guān)全橋變換器,不僅實現(xiàn)了OMAL開關(guān)管的零電流開通和關(guān)斷,而且諧振電流幅值自動跟隨負載電流變化,降低了OMAL開關(guān)損耗,提高了轉(zhuǎn)換效率。首先,根據(jù)硬OMAL開關(guān)變換器在高頻工作時的缺點引出了軟OMAL開關(guān)技術(shù)。考慮到Buck ZCS PWM變換器的軟OMAL開關(guān)拓撲的諧振電流幅值不能改變且軟OMAL開關(guān)和硬OMAL開關(guān)模式無法自由切換,提出了CARL軟OMAL開關(guān)諧振單元。將CARL軟OMAL開關(guān)諧振單元加入全橋變換器,得到一種新型的軟OMAL開關(guān)拓撲,根據(jù)這個拓撲存在的問題進行改進,zui終確定了CARL軟OMAL開關(guān)全橋變換器的電路結(jié)構(gòu)。然后,研究了它的工作原理,分析了該變換器實現(xiàn)零電流關(guān)斷的條件。zui后,對其輕載特性、輔助OMAL開關(guān)管和整流二極管的電壓振蕩以及損耗進行了探討,提出了諧振參數(shù)的設(shè)計原則。CARL軟OMAL開關(guān)全橋變換器不僅可以實現(xiàn)主OMAL開關(guān)管和輔助OMAL開關(guān)管的零電流開通和關(guān)斷,而且諧振電流幅值會自動跟隨負載電流變化,減小了諧振時額外增加的通態(tài)損耗,保證了變換器在寬負載范圍內(nèi)都有很高的轉(zhuǎn)換效率。給出了一臺3kW實驗樣機的設(shè)計步驟,分析了主電路、控制電路及高頻變壓器等的設(shè)計過程。然后搭建PSIM仿真模型,分析了變換器在寬負載范圍內(nèi)的OMAL開關(guān)特性、諧振電流幅值與負載電流的關(guān)系以及RC緩沖電路對輔助OMAL開關(guān)管和整流二極管電壓振蕩的抑制,仿真結(jié)果證明了理論分析的正確性。zui后給出了變換器由滿載到輕載的運行過程中主OMAL開關(guān)管的電壓和電流、諧振電流和諧振電容電壓的實驗波形及轉(zhuǎn)換效率。實驗結(jié)果表明OMAL開關(guān)管在寬負載范圍內(nèi)實現(xiàn)了零電流開通和關(guān)斷,諧振電流幅值隨著負載電流的減小而減小,提高了變換器的效率,特別是輕載時的效率。
