软开关电路
1,饱和电感ZVS
硬开关状态下由于功率管开关时产生的过冲很大,使得功率管的电压应力过大,就目前而言,解决这问题的基本方法就是实现零电压(零电流)时功率管开通或者关断,及软开关技术。实现零电压(零电流)的基本思路就是利用电感和电容谐振,使开关器件中的电压(电流)按正弦或者准正弦规律变化。
这种拓扑适合母线电压在150V以上的直流输入,或者同等整流电压情况下的交流输入。主体结构较简单,安装,连接方便,特别适合运用在高频变换中,能缩小变压器体积,器件选用IGBT,可将工作频率设计在15~18KHz。
主要缺点:占空比丢失,电感发热,副边电压应力大,轻载下,或低电压输出情况不理想。
各点的波形图:
2,辅助支路ZVS
在移相式软开关基础上发展出来的。其根本点就是引入了交流负载(辅助绕组),让饱和电感在全范围内有效。
初级饱和电感的作用就是设计的最小工作电流时,能让其饱和。而需要界定为截至时,电感退出饱和,呈大电感状态,把初级电流极大的限制住,这时开关管转换,理解为零电流开关。
次级加装辅助电感并带一个固定电感,一是作为变压器的一个固定感性负载,也就是让初级始终有一点电流维持,利于饱和电感的设计计算;二是把变压器初级的电感变量保持在一个范围内。常规模式下,变压器无负载时初级电感很大,而加上负载时电感即是我们说的漏感,非常小。初级感量变化小,才能体现饱和电感的突变。
这种托扑结构能实现全范围的软开关,主要缺点:增加了变压器辅助绕组,设计和绕制较难,前期需进行技术以及工艺的摸底。内部损耗会增加,整体转换效率较前者低。
3,脉冲变压器驱动
利用脉冲变压器同名端和异名端产生的脉冲波差别,使一个管开通时,另一个可靠关断。
4,IR2110门极关断钳位电路
当Q1门极为高电平时,Q1导通,Q2关断,Q3的导通不受影响;当Q1门极为低电平时,Q1关断,Q2导通,从而将Q3门极电压钳位在0V,可基本消除门极电压尖刺问题。
5,高频链
基于以上技术,都可在高频链拓扑结构中运用。
此拓扑结构可以实现整机的高频化,前级变换运用软开关,后级变换采用嵌套驱动思路。由于输出50Hz交流电,在一个周期内的高频脉冲数可达300+,所以不用电感也能将脉冲串平滑成正弦波。
主要工作点波形图: