194-CLASS E型变换器输出电压特性及控制方法的研究.ppt

背景 背景 背景 （a）最佳状态 （b）准最佳状态 （c）失调状态 (R=ROPT) (RROPT) (RROPT) 在E类变换器中加入阻抗匹配网络； 采用跟踪ZVS点； PWM控制的可行性分析: 调频调压的可行性 : 仿真与结果 为了验证E类变换器输出电压的控制方法，利用Saber 仿真软件对E类变换器进行仿真参数为： f=1MHz, Vin=12V, D=0.5, Po=35W, Q=7, L=2.698μH, C=11.7nF, C1=12.56nF, Lf=16.79μH, R=2.373Ω, 仿真与结果 仿真与结果 仿真与结果 本文讨论了E类变换器输出电压的控制方法；频率变化对电路效率，开关管应力的影响得出以下结论： （1）通过调频可以在实现ZVS的前提下有效的控制变换器的输 出电压，输出电压可控范围为（-13.8%，16.6%）。 （2）在可调频率范围内E类变换器工作效率保持在100%。 （3）给出可调频率范围内开关管最大电压电流应力。 * * * * * * 报 告 人 : 张昊然 CLASS E型变换器输出电压特性及控制方法的研究 指导老师 : 陈乾宏 副教授 南京航空航天大学航空电源航空科技重点实验室 目录 背景 CLASS E变换器 输出电压控制方法 开关管应力及效率 仿真与结果 目录 背景 CLASS E变换器 输出电压控制方法 开关管应力及效率 仿真与结果 软开关技术 高功率密度 高可靠性 高频化 高频化 减小磁性元件体积,提高功率密度 增加开关损耗 ? ? 当工作频率上MHz后采用软开关技术谐振所用时间将占有开关周期很 大比例。这也就限制了整机性能的进一步提升。 CLASS E型变换器适于超高频工作 元器件参数的变化会引起输出电压变化以及无法实现ZVS 如何二者兼得？ 目录 背景 CLASS E变换器 输出电压控制方法 开关管应力及效率 仿真与结果 CLASS E变换器 1975年N.O.Sokal和A.D.Sokal提出E类调谐开关技术，因其结构简单，适于高 频，超高频工作而在倍频器和高频整流器以及高效DC/DC，DC/AC转换器中 得到广泛应用。 Q开通时，扼流电感L1中的电流全部流过Q ；L, C, R形成一个闭合的谐振回路，R上得到一个正弦电压; Q关断时, C1上的电压由零缓慢上升,从而不会产生电压突变的情况, 大大降低了关断损耗。 Q关断期L,C,R和C1形成一个闭合的谐振回路继续谐振,当C1上的电压又谐振到零时Q导通,实现了开关管的ZVS,大大降低了开通损耗。至此,电路完成了一个完整周期的工作,在R上得到了一个完整的正弦波输出。 CLASS E变换器根据负载电阻的不同分为三种工作状态 CLASS E变换器 参数设计： 根据对输入电流的文波要求得出扼流电感值 CLASS E变换器 其 中： 详细过程参见Idealized Operation of the Class E Tuned Power Amplifier 目录 背景 CLASS E变换器 输出电压控制方法 开关管应力及效率 仿真与结果 保证ZVS的传统方法： 但以上各种方法对解决输出电压不稳是无能为力的。 对于其他类变换器而言，控制输出电压通常采用的方法为 PWM,PFM 两种。而占空比和频率的变化是对E类变换器 实现零电压开关影响极大，所以既要实现零电压开关又要 实现对输出电压的控制就要对占空比和频率的变化对E类 变换器的影响进行分析。 输出电压控制方法 在理想参数条件下： f=1,Vcc=1,D=0.5，R=1,Q=7,x=1.1525R,B=0.1836/R（f, Vcc,R 为标幺值）,仅变化负载电阻R，可以画出一簇对应不同负载电 阻时占空比与开关管开通时刻漏极电压的关系，如下： 不同负载，开关管开通时刻vs与D的关系 R=Ropt时vs波形展开图 调节占空比不可行! 输出电压控制方法 参数与先前相同的条件下可以画出一簇对应不同负载电阻时频 率与开关管开通时刻漏极电压的关系，如下： 不同负载，开关管开通时刻vs与f的关系 R=Ropt时vs波形展开图 调节频率可以保证ZVS 输出电压控制方法 vo与f的关系 输出电压控制方法