第5章软开关开关电源.ppt

第5章软开关开关电源5.1 基本概念基本概念 5.1.1 硬开关与硬开关与软开关开关 5.1.2 零零电压开关与零开关与零电流开关流开关 零零电压开开关关－－零零电压开开通通：：使使开开关关开开通通前前其其两两端端电压为零零，，则开开关关开开通通时就就不不会会产生生损耗和噪声耗和噪声 零零电流开关－零流开关－零电流关断流关断：：使开关关断前其使开关关断前其电流流为零，零，则开关关断开关关断时也不会也不会产生生损耗和噪声耗和噪声零零电压关断：关断：并并联电容使开关关断容使开关关断后后电压上升延上升延缓，降，降低关断低关断损耗的耗的过程零零电流开通：流开通：串串联电感使开关开通感使开关开通后后电流上升延流上升延缓，降，降低开通低开通损耗的耗的过程 5.2 软开关开关电路的分路的分类 •按开关元件的按开关元件的电压电流状流状态 ：零零电压电路和零路和零电流流电路路•按按软开关技开关技术的的发展展过程：准程：准谐振振电路、路、零开关零开关PWM电路和零路和零转换PWM电路•基本开关基本开关单元：开关器件、元：开关器件、电感、感、电容容和二极管等构成的和二极管等构成的电路路 。

1 1．准．准谐振振电路路 •在在电路中增加路中增加电容、容、电感元件感元件创造造谐振条件•在准在准谐振振电路中路中电压或或电流的波形流的波形为正弦半波正弦半波 特点：特点：•谐振振电压峰峰值很高，要求开关器件耐很高，要求开关器件耐压高；高；•谐振振电流流有有效效值很很大大，，电力力变换电路路中中无无功功功功率率交交换量大，量大，电路中路中损耗大；耗大；•谐振周期随振周期随输入入电压、、负载变化而改化而改变，适用脉冲，适用脉冲频率率调制方式来控制制方式来控制 零零电压开关准开关准谐振振电路路零零电流开关准流开关准谐振振电路路 零零电压开关多开关多谐振振电路路 2．零开关．零开关PWM电路路 在准在准谐振振电路中，用路中，用辅助开关控制助开关控制谐振的振的开始，使开始，使谐振振仅发生于开关生于开关过程前后而程前后而其它其它时间为PWM电路工作 特点：特点：•电压和和电流基本上是上升沿和下降沿流基本上是上升沿和下降沿较缓方波，方波，开关承受的开关承受的电压明明显降低；降低；•电路可采用开关路可采用开关频率固定的率固定的PWM控制方式控制方式零零电压开关开关PWM电路路 零零电流开关流开关PWM电路路 3．零．零转换PWM电路路 采用采用辅助开关控制助开关控制谐振的开始振的开始时刻，但与零开刻，但与零开关关PWM不同的是不同的是谐振振电路是与主开关并路是与主开关并联的。

的 特点：特点：•电路在很路在很宽的的输入入电压范范围内和从零内和从零负载到到满载都能工作在都能工作在软开关状开关状态 •电路中无功功率的交路中无功功率的交换被削减到最小，被削减到最小，这使得使得电路效率有了路效率有了进一步提高一步提高  零零电压转换PWM电路路 零零电流流转换PWM电路路 5.3 ZCS-PWM变换器器1. 工作原理工作原理: Buck型型ZCS-PWM变换器器 2. 2. 运行模式分析运行模式分析: : •一周期内有六种运行模式一周期内有六种运行模式3. ZCS-PWM变换器特点：器特点：•在一周期内，运行在准在一周期内，运行在准谐振状振状态下和下和PWM状状态下辅助开关的开通出助开关的开通出现准准谐振状振状态，，为主开关主开关实现零零电流开断做好准流开断做好准备 PWM变换器工作模式器工作模式为恒流和恒流和续流•主开关零主开关零电流关断；可流关断；可实现恒恒频控制；承受控制；承受最高最高电压VS；最大；最大电流流Imax=IO+VS/Zn•二极管二极管D承受的承受的电压值最高最高为2VS 5.4 ZVS-PWM变换器器 1. 工作原理工作原理: Buck型型ZVS-PWM变换器器 2. 运行模式分析运行模式分析: :•一周期内有五种一周期内有五种运行模式运行模式3. ZVS-PWM变换器特点：器特点：•在一周期内，运行在准在一周期内，运行在准谐振状振状态下和下和PWM状状态下。

下辅助开关的断开出助开关的断开出现准准谐振状振状态，，为主主开关开关实现零零电压开通做好准开通做好准备 PWM变换器器工作模式工作模式为恒流和恒流和续流•主开关零主开关零电压开通；可开通；可实现恒恒频控制；承受控制；承受最高最高电压Vmax=VS+I0Zn ；最大；最大电流流I0 •二极管二极管D承受的承受的电压值VS 5.5 ZCT-PWM变换器器 1. 工作原理工作原理: Boost型型ZCT-PWM变换器器2. 运行模式分析运行模式分析: :•一周期内有五种运行模式一周期内有五种运行模式3. ZCT-PWM变换器特点：器特点：•在一周期内，运行在准在一周期内，运行在准谐振状振状态下和下和PWM状状态下辅助开关的开通出助开关的开通出现准准谐振状振状态，，为主主开关开关实现零零电流开断做好准流开断做好准备 PWM变换器器工作模式工作模式为恒流和恒流和续流•主开关零主开关零电流关断；可流关断；可实现恒恒频控制；承受最控制；承受最高高电压V0；最大；最大电流流Imax=IS+正弦峰正弦峰值•二极管二极管D承受的承受的电压值最高最高为V0 5.6 ZVT-PWM变换器器 1. 工作原理工作原理: Boost型型ZVT-PWM变换器器2. 运行模式分析运行模式分析: :•一周期内有七种运行模式一周期内有七种运行模式3. ZVT-PWM变换器特点：器特点：•在一周期内，运行在准在一周期内，运行在准谐振状振状态下和下和PWM状状态下。

下辅助开关的助开关的闭合出合出现准准谐振状振状态，，为主主开关开关实现零零电压开通做好准开通做好准备 PWM变换器器工作模式工作模式为恒流和恒流和续流•主开关零主开关零电压开通；可开通；可实现恒恒频控制；承受最控制；承受最高高电压V0 ；最大；最大电流流IS •二极管二极管D承受的承受的电压值V0 2. 运行模式分析运行模式分析: :3. 占空比分析占空比分析 ：：•存在漏存在漏电感，原感，原边电流以斜率流以斜率Vs/Llk上升，因上升，因此副此副边电压占空比占空比Deff小于原小于原边占空比占空比D，，D由由左、右左、右桥臂开关的臂开关的驱动信号相位差决定信号相位差决定•D=(t5-t2)/(t5-t1)，，Deff=(t5-t4)/(t5-t1)=D-△△D•△△D=2IpLlK/(VST/2)=4fsIpLlK/VS •有效占空比有效占空比 Deff=(V0/VS)(Np/NS)=V0/nVS•原原边占空比占空比D=Deff+△△D=Deff(1+4LlKfsn2/R)，，负载电阻阻R=nV0/Ip 。