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高压电源之全桥控制战略

经由历程对变压器拓扑结构的明确,本次设计的高压电源接纳的拓扑结构一定为全桥变换。由于适用于年夜功率。


 
上图所示全桥电路结构,基泉源基础理为:直流电压Uin经由VT1、VD1~VT4、VD4组成的全桥开关变换器,在Tr低级取得交流方波电压uAB,经变压器升压或降压,再由输入整流桥变换成直流方波,最后经由历程电感Lf、电容Cf组成的滤波器,在Cf上取得平直的直流电压。
全桥DC/DC变换器有四种控制战略,划分是双极性控制要领、无限双极性控制要领、纰谬称控制要领和移相控制要领。
 
在明确上述4种使命要领前,先明确两个要害字,zvs和zcs。
pwm控制开关督使命在硬开关形式下,即开/关历程当中电压降低/上升和电流上升/降低波形有交叠。此种要领效力低,对开关管消耗年夜。以是为明确决这个效果,泛起了所谓零电压开关(ZVS)/零电流开关(ZCS)手艺,电压电流不交叠,即软开关手艺。
 
双极性控制要领为:开关管VT1和VT4、VT2和VT3同时守旧和关断,其守旧时间不逾越半个开关周期,即它们的守旧角小于180度。
属于基本控制要领,经由历程调治脉宽来调治输入电压,开关督使命在硬开关状态,使命时须接纳缓冲电路吸收尖峰电压。
 
无限双极性控制要领为:无限双极性控制要领正半周期中,VT4一直守旧,VT1只守旧一段时间;负半周期中,VT2一直守旧,VT3只守旧一段时间。VT1 和VT3划分在VT4和VT2之前关断。界说VT1、VT3组成的桥臂为争先桥臂,VT2、VT4组成的桥臂为滞后桥臂。
这类要领完成了争先桥臂的零电压开关,和滞后桥臂的零电流开关,从而降低功耗。
 
纰谬称控制要领为:VT1和VT4和VT2和VT3同时守旧和关断,与双极性要领不合的是VT1、VT4和VT2、VT3的守旧和关断是互补的,即当 VT1、VT4守旧时,VT2、VT3关断;VT1、VT4关断时,VT2、VT3守旧。VT1、VT4的守旧时间与VT2、VT3的纷歧样,是以uAB 正负半周的时间纷歧样。
这个电路在完成开关管ZVS的同时,有一个特殊的优点,互补导通(但不是180°互补导通),之间没有去世区时间,平直的输入电流有益于输入滤波器的设计。
 
移相控制要领为:每个桥臂的两个开关管180°互补导通,两个桥臂的导通之间相差一个相位,即所谓移相角。VT1、VT3的驱动旌旗暗记划分争先于VT4、VT2,可以界说VT1、VT3组成的桥臂为争先桥臂,VT2、VT4组成的桥臂为滞后桥臂。
应用变压器的漏感和开关管的寄生电容完成ZVS,经由历程调治移相角来调治输入电压,有开关频率稳固,开关频率可高,元器件的电压和电流应力小。
 
下图为4种控制要领的波形体现图

 
 
四种全桥控制要领的优弱点:
 
双极性控制的弱点:1、尖峰年夜。2、消耗年夜。3、开关管须要很年夜的安然使命区。4、二极管的反向恢复也会组成很高的电压、电流尖峰和消耗。5、驱动电路不稳固,发生很年夜噪声。6、开关消耗限制了开关频率的前进,使静态特点降低,倒霉于滤波器的小型化。
 
无限双极控制的弱点:1、IGBT浅易遭受很高的反向电压,而且能够反向雪崩击穿。2、IGBT要遭受很高的正向电压。3、没有充实应用漏感能量,使其消耗在雪崩击穿的IGBT中,组成IGBT功耗较年夜。4、因有一对开关管是ZVS,是以仍存在电流拖尾,限制了开关频率的前进。
 
纰谬称控制的弱点:1、须要隔直电容。2两对开关管的电流应力纷歧样,倒霉于统一选择开关管。3、须要电感,,这个电感一直运动着一个直流电流,电感中存在消耗。4、存在占空比损掉落情形。
 
移项控制的弱点:1、存在占空比损掉落。2、开关管的电流峰值增添。3、次级整流桥的耐压值增添。
 
从完成变换装配小型化和轻量化的角度来看,在四种控制要领中,双极性控制要领和纰谬称控制要领不年夜适用于中、年夜功率应用处合。无限双极性控制要领和移相控制要领具有更多的优胜性,是中、年夜功率应用处合的理想控制要领。
 
以是此次的电源应被选择无限双极性控制要领或许是移项控制要领。看波形,我还是偏向于移项控制要领。接上去须要明确一下软开关,zvs和zcs,尚有移相控制。