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【LLC变换器设计基础】第二节 谐振变换器ZVS原理


【LLC变换器设计基础】第二节 谐振变换器ZVS原理

1. 电感电容模式

​ 搞谐振电路的目的就是为了实现 ZVS ZCS

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​ 负载越重,gain越陡,越窄,Re越小,Q越大,越窄

​ 找谐振峰值,小于谐振峰值的时候,电容占据主导地位,呈容性,当大于谐振峰值的时候,电感占据主导地位,呈感性。

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谐振峰值

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​ 所以在这个DCgain里面,fo左侧为电容模式,右侧为电感模式

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1. 容性

​ 此时,如果输入电压是个正弦的话,电流应该超前于电压,实现ZCS,这里纯容性的话,会超前90°,所以这里最大为90°

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2. 感性

​ 电流滞后于电压,纯感性的话,电压比电流超前90°,

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2.ZVS原理(这里默认占空比50,只调频)

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​ 电容隔离作用,设工作在感性状态下,绿色的iL,滞后于电压,

​ 应该是先把Q2关断,再打开Q1,来控制死区

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​ 电感放电,电流方向如那个绿色的颜色很重的那个~经过不了Q2,但是Q1因为有电容的存在,电流也过不去,Q1两端的电压如Vds所示,当他降到0的时候,电容g了,如果还有电流存在,就通过Q1的二极管,所以最后会出现一个零点几的反向电压,然后Q1接受到PWM的导通信号,Q1导通

tip:

  • 要有负电流,(相对于导通的方向)
  • 适当的死区

如何去实现负电流:

​ 使整个谐振腔呈现感性,电流才滞后于电压,电压上升的时候,电流还是负的,利用这个电流来充放电结电容,实现对当前开通管子的ZVS

零电压导通(ZVS)的实现依赖于将开关器件导通时的电压降至接近零。具体步骤如下:

  • 当一个开关器件(比如S1)关闭时,电感和电容的谐振作用会使电压开始下降。
  • 在死区时间内,由于S1已经关闭而另一个开关器件(比如S2)还没有打开,电压继续下降,达到或接近零。
  • 这时,如果S2在电压接近零的时刻开启,那么由于电压非常低,开关损耗就会大大减少。这就是零电压导通的原理。

关系总结:

  • 工作频率fsw>谐振频率f0,呈现为感性,此时电流滞后于电压,易于实现ZVS
  • 工作频率fsw<谐振频率f0,呈现为容性,此时电流超前于电压,易于实现ZCS

文章作者: LS
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