电源适配器两相ZVT-PWMDC/DC变换器的设计

电源适配器技术在DC/DC变换器中的应用已分别经历了谐振开关阶段,准谐振阶段以及电源适配器PWM阶段,其中前两个阶段共有的两大缺陷是:

  ①谐振元件处于功率传输的主电路中,使得开关器件的电压､电流应力增大;

  ②输出电压与开关频率有关,必须采用调频控制,因此不利于输入､输出滤波器的设计零过度PwM技术出现后,受到人们广泛的重视｡零过渡PWM变换器的主要优点是:

  ①保留了PWM技术的优点,实现了恒频控制;

  ②谐振元件与主开关并联,不参与功率传输,因此使主开关的电压､电流应力大大减小了;

  ③与以往的电源适配器变换器相比,能实现零开关条件的电源电压,负载变化范围更宽;

  为此提出的两相ZVT( Zero Voltage Transition) PWMDC/DC变换器是多相技术与零电压过渡PWM技术相结合的产物,由于使用了多相技术,减少了输出电流的纹波,相对地增大了输出功率｡该电路的主开关是零电压开通的,主续流二极管是零电流关断的。

  针对两相ZVT-PWMBuck变换器拓扑结构的特点和工作原理,推导了电压变换比､主开关零电压开通条件等公式,并给出了辅助谐振电路元件参数选取的依据｡仿真和实验结果验证了推导的正确性和参数设计的可行性。

1.新型电源适配器两相AVT-PWM变换器的拓扑结构及工作原理

图4-49为此变换器的拓扑结构,对这种Buek型两相ZVT-PWM变换器面言,当一个主续流二极管导通时,辅助电路开始工作,为相应相的开关器件提供零电压开通条件,为了使辅助电路有高的工作效率,当辅助电路开始工作时,某一相的有源开关应该处于导通状态,换句话说,占空比D应大于0.5,否则,如图449中所示的辅助电路处理的功率约为D>0.5时的两倍,因而增大了辅助电路的损耗,因此,这种两相ZVT PWN变换器适用于需要电压变换比高于0.5的场合,图4-50为该电路在D>0.5时的主主要波形,鉴于以上原因,以下主要对D≥0,5时的工作原理以及电路特性进行详细的分析,

两相EVT- PWMBuck变换器

D>0.5时,两相ZVT-PWMHuck变换器的工作原理如下,t｡时刻,主开关S1关断,谐振电容C1以1｡大小的电流放电,使谐振电容C4上的电压线性下降,时刻,主续流二极管)1两端电压V回降到0,VD)1开始续流,a~阶段,谐振电流线性上升阶段,时刻,辅助开美8开通,请振电流1,流经D4,并且U,/L的斜率增大,时刻,(,开始大于1｡,主续流二极管VD1断开,谐振电感L与谐振电容C1开始谐振,谐振电容C两端的电压以正弦规律上升,直到上升到V,,被主开关S1的反并联二极管钳位在V,为主开关S1创造零电压开通的条件,在1=恒流阶段,由于谐振电感L-两端的电压被主开关S1的反并联二极管钳位为零,因此谐振电感L,中的电流保持恒定,在此阶段中的任意时刻开通主开关即为零电压开通,但在辅助开关关断且谐微电感电流下降到I之前,主开关中并没有电流流过｡

n时刻,辅助开关关断,辅助回路续流二极管D.导通,谐振电感电流开始下降,直到下降到负载电流时,主开关S1中才开始有电流流过,t时刻,主开关S1的电流由零开始线性上升,谐振电感L中的电流继续线性下降,直到t时刻下降到零,在~1阶段,由主开关S和S2同时为负载提供能量。