关键字 |
| Multioutput,主动夹回扫转换器,CCM(连续导电模式),零电压开关(ZVS) |
介绍 |
| 电源是电子测试设备中最受欢迎的一部分。它是一个设备,供应电力电子负载。电源被广泛地用于工业应用达到以下目的:(一)源和负载之间的隔离;(b)减少尺寸和重量。;(c)控制功率流的方向;(d)高转换效率;输入和输出波形(e)和较低的总谐波失真小过滤器;(f)功率因数控制如果源是一个交流电压。 |
| 选择开关电源来达到目的。这些物资包括高频变换器拓扑改进的性能和实现紧凑的大小,[1],[2]在回程比较其他拓扑结构简单,零部件少,成本低,用于低功率应用程序. .因此有必要设计这些用品使用高频变换器拓扑改进性能体积小,降低切换损失[3],[4]。摘要多输出主动夹反激变换器拓扑结构提出了. .在回程转换器,当存在多个输出,输出电压跟踪输入电压和负载,远比他们做的转换器。这是因为没有输出的电感器,所以直接输出电容器连接到辅助变压器和作为一个电压源的开关在关闭期间在多输出应用程序尤其受欢迎,由于较低的部分统计每输出一个二极管和电容器。在操作反激式变换器开关切换。因此开关的电压和电流应力的变压器漏电感非常高的EMI问题也硬开关的额定功率限制高功率应用[5],[6]。克服这些缺点,实现ZVS,有源钳位电路补充道。主动夹紧钳位电压的有效手段在半导体器件以及实现软开关[7]- [9]。有源电路提供了变压器漏能量回收的好处同时最小化整个电源开关断开电压应力[10]- [11]。此外,有源电路提供了一种实现zero-voltage-switching (ZVS)输出的电源开关和随后降低整流器di / dt。 This results in decreased rectifier switching loss and output switching noise |
| 的分析、设计和实现a70W主动夹反激变换器提出了实现零电压开关(ZVS)主开关。辅助开关,夹电容器和谐振电感,增兵漏电感储存的能量由有源箝位电路可以回收。 |
系统模型和假设 |
| 图1:显示multioutput活跃的框图夹回扫转换器。图:显示活动夹回扫转换器的电路配置。表示为Lm磁化电感。谐振电感Lr是变压器漏电感和外部电感的总和。谐振电容Cr等于主开关的寄生电容的并联组合辅助开关S1和S2。辅助开关S2和箝位电容Cclamp代表主动箝位电路回收吸收的能量由于漏电感,以减少主开关的电压应力S1。谐振电容Cr和电感Lr共振来实现ZVS操作主要开关S1。在系统分析之前,作了一些假设为:(1)产生的共振周期箝位电容Cclamp和谐振电感Lr大于总开关的关断时间;(2)谐振电感小于磁化电感(Lr < < Lm);(3)所有半导体(开关和二极管)是理想; (4) The converter is operated in the continuous conduction mode; (5)the energy stored in the resonant inductance is greater than energy stored in the resonant capacitance in order to achieve ZVS operation for main switch. |
| 图(3)(3 b), (3 c), (3 d), (3 e),(3)和图(3 g)显示了每个时间间隔和无花果必要的等效电路(4)分别显示波形的主动夹回扫转换器。 |
| T0-T1:在T0,开关S1,和辅助开关S2。输出整流器,D1,逆转了偏见。磁化电感是线性指控,指控在“正常”的回程操作。 |
| T1 - t2: S1 T1是关闭的。Cr被指控的磁化电流也等于当前通过谐振电感器。充电时间非常短暂,导致充电是一个近似的线性特征。 |
| T2-T3: T2, Cr, S2的反向二极管开始进行。的谐振电感的电压箝位电容修复Lr和Vc的变压器磁化电感(≈NVo),形成两个电感之间的分压器,(Vc钳位电压,N是匝比,签证官是输出电压)。自从Cclamp远远大于谐振电容器Cr,几乎所有的磁化电流转移通过二极管箝位电容。因此,电压出现在磁化电感,Vpri,减少随着风险增加,根据分压器行动,Vpri = Vc (Lm / Lr + Lm)。 |
| T3, T4:在T3,初级电压Vpri有所下降,二次变压器电压足以正向偏压D1。然后夹变压器初级电压的输出电容约NVo。Lr和Cclamp开始产生共鸣。为了实现ZVS S2,设备前应打开夹电容器电流Iclamp逆转方向。 |
| T4, T5:辅助开关,S2,关闭在T4,有效去除Cclamp电路。形成一个新的谐振网络谐振电感和MOSFET寄生参数。变压器初级电压仍然夹在NVo Cr出院。 |
| T5-T6:假设能量存储在Lr大于能源存储在Cr在T5 Cr将充分释放,允许S1的身体二极管开始进行。通过谐振电感的电压就夹在Vin + NVo |
| T6-T7: S1,二次电流减少随着谐振电感电流的增加。在T7,次级电流减小为零(因为谐振电感电流与磁化电流),和D1反向偏差,使变压器初级极性逆转。磁化和谐振电感开始线性电荷,启动另一个开关周期(T7 = T0)。 |
电路设计 |
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| 输出电压纹波= 1%的签证官,Fs Switiching频率吗 |
| 谐振电容:Cr =主要寄生电容的并联组合开关S1和S2辅助开关。所以,Cr = 200 pf |
| 谐振电感Lr是由,Lr =([1] / 4π^ 2 * fr ^ 2 * Cr)。 |
| 箝位电容是由Cclamp =[[一维最小vin) Ts) ^ 2] /[一个^ 2 * Lr)。 |
| 在那里,Dmin Vin =(距离Vinmin) / Vmax,分钟。所有这些设计因素牢记我们的设计参数进行了总结如下。 |
结果和讨论 |
| 70 w转换器的系统参数如表1所示。图5显示了模拟电路multioutput活跃的夹回扫转换器分别。表2和图3分别给出了仿真结果和硬件。图(6)和(7)显示了实验波形主要gate-to-source电压的开关和辅助开关的主开关。之间的时间延迟辅助开关断开和主开关接通,确保主要分别在ZVS开关打开。图(8)给出了实验波形门信号的主开关Vs1、gs和辅助开关Vs2, gs和变压器初级电压Vpri Ipri。当打开总开关,变压器一次侧电压等于Vin。如果主开关是关闭的,一次侧电压等于(-nVo)。图(9)显示了gate-to-source和流失,为总开关电压源。打开电源开关之前drain-to-source电压已经达到零。 Fig. (10) gives the switch Vs1,gs and auxiliary switch Vs2,gs. and transformer experimental waveform of clamp capacitor voltage. |
结论 |
| 70 w的操作,运作活动夹回扫转换器multioutput研究。模拟电路设计和所需multioutput输出电压为6.3 v, 400 v, 300 v, 15 v, 15 v, 15 v。磁化和泄漏能量回收,返回给源。这些好处让电源转换器设计师实现ZVS和降低压力对开关电压。 |
数据乍一看 |
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引用 |
- 莫汉,N。,Undeland, T. M., and Robbins, W. P. “ Power Electronics: Converters, Applications and Design”. Third edition. New York:Wiley, 2012.
- 默罕默德。h·拉希德。“电力电子电路、设备和应用程序”,第三版。皮尔森,2011
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- 分析,设计和实现一个活跃的夹回扫转换器IEEE 2005
- 工作原理反激变换器与复苏漏电感储能的IEEE 2012
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