基于零電壓準(zhǔn)諧振軟開關(guān)電路的諧波電壓峰值抑制的研究

李加奎

【摘 要】本文針對軟開關(guān)電路中的準(zhǔn)諧振電路存在諧波峰值很高的現(xiàn)象，采用緩沖電路和抑制電路，，進(jìn)行原有的改善。

【關(guān)鍵詞】軟開關(guān)；諧波抑制

0 引言

為了降低開關(guān)電路的開關(guān)損耗，提高電路的效率，人們發(fā)明了軟開關(guān)技術(shù)。軟開關(guān)技術(shù)解決了開關(guān)損耗和噪音干擾，但又引出了高脈峰的問題。

1 改善準(zhǔn)諧波軟開關(guān)電路的策略

1.1 比較如下2個電路比較

圖1 ZVS準(zhǔn)諧振電路

圖2 改進(jìn)后的ZVS準(zhǔn)諧振電路

圖1是最基本的ZVS準(zhǔn)諧振電路，通過Cr和Lr的串聯(lián)組成串聯(lián)諧振，可以使圖1中DC-DC變換電路降低開關(guān)損耗和噪音干擾。當(dāng)開關(guān)S導(dǎo)通時，由于串聯(lián)電容Lr的原因，使得流過開關(guān)S上升緩慢，當(dāng)達(dá)到某一穩(wěn)態(tài)時，開關(guān)兩邊的電壓為零，且Lr被充電。當(dāng)開關(guān)斷開時，流過Lr和L的電流方向不變，并且他們和R ，C，電源以及Cr構(gòu)成回路，并對Cr充電，達(dá)到某一穩(wěn)態(tài)時VD兩端電壓下降為0，二極管VD導(dǎo)通。此時，VD，L，R，C構(gòu)成續(xù)流回路，電容Cr通過VD向Lr充電。在如上分析中，Lr和Cr構(gòu)成串聯(lián)諧振改善了開關(guān)過程，使得開關(guān)S的功耗大大減少，但是也造成開關(guān)S所承受的電壓過高。為了改變這種狀況，我們在原圖1的基礎(chǔ)上使Lr并聯(lián)上R2 與VD2的串聯(lián)；Cr串聯(lián)上VD1與R1的并聯(lián)，如圖2。

在圖2中，當(dāng)S導(dǎo)通時，由于Lr的作用，電流不會跳變突然增大，而是從0開始緩慢的增加，并通過L，R，C，電源構(gòu)成閉合回路，流過S的電流逐漸增大，同時電源給Lr充電。當(dāng)達(dá)到某一穩(wěn)態(tài)時，開關(guān)兩邊的電壓為零。當(dāng)S斷開時，流過Lr和L的電流方向不變，并且他們和R，C，電源，R1，Cr，VD1，構(gòu)成回路，并且對Cr充電，達(dá)到某一穩(wěn)態(tài)時VD兩端電壓下降為零，二極管VD導(dǎo)通。此時，VD，L，R，C構(gòu)成續(xù)流回路，電容Cr通過VD向Lr充電，由于VD1的作用，使得流過R1的電流達(dá)到某一較大值時，VD1反向?qū)ǎ沟瞄_關(guān)S兩端的電壓不會繼續(xù)增大，起到保護(hù)開關(guān)的作用。所以圖2這樣的設(shè)計，既可以通過串聯(lián)諧振的方式來減小開關(guān)損耗，又可以避免開關(guān)S承受太高的電壓使得開關(guān)受損。同時，當(dāng)S關(guān)斷時，可以通過R2 與VD2分流來減輕流過Lr的電流，可以使得Lr兩端的電壓在開關(guān)狀態(tài)改變時，不至于承受很大的電壓。所以負(fù)載電流通過Lr和R2分流，可以減輕S的負(fù)擔(dān)。

2 用matlab進(jìn)行仿真驗證

經(jīng)過仿真，我們可以驗證改進(jìn)后的軟開關(guān)電路確實可以起到減小串聯(lián)諧振的峰值的作用，從而減小了開關(guān)的承受力。從而說明了電路圖的設(shè)計合理性。 3 結(jié)論

本文為了改進(jìn)軟開關(guān)中出現(xiàn)的諧波峰值過大的現(xiàn)象。在傳統(tǒng)圖1的基礎(chǔ)上引進(jìn)抑制電路和緩沖電路，確實起到了對諧振峰值的抑制作用。

【參考文獻(xiàn)】

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