不对称半桥变换器.pptxVIP

不对称半桥变换器Asymmetric half bridge ConverterAHB第1页，共39页。引言 目前高频化已成为电力电子电路的主要特点，它可以使变换器具有更高的功率密度、高可靠、低噪声和快速响应能力，但由于电力电子开关器件的开关损耗与开关频率成正比，频率越高，器件和电路的损耗越大，变换器的效率也就越低。采用零电压开关和零电流开关技术可以极大地减少变换器的开关损耗。 本讲座将介绍最近研制的600W的不对称半桥（AHB）直流变换器，采用ZVS软开关技术减少器件的开关损耗。第2页，共39页。不对称半桥ABH的电路结构第3页，共39页。不对称半桥电路的构成等效电容变压器 T，原边匝数为N1，副边匝数分别为N2和N3。隔直电容开关管S1的占空比为D整流二极管D1和D2直流母线电压S２的占空比为（1-D）Lo和Co足够大。体内二极管电流检测电阻Ls为一次侧串联电感第4页，共39页。不对称半桥AHB电路的工作原理为了简化分析，作如下假设:１、变压器激磁电感Ｌm足够大；２、滤波电感Ｌ0和电容C0足够大，工作于电流连续模式；３、隔离电容Ｃ1足够大，其上的电压在一个周期内保持不变;４、开关管寄生电容为常量，不随电压变化;5、所有开关管和二极管都是理想的。第5页，共39页。不对称半桥的原理时序分析以输出滤波电感电流iLo连续为例。驱动波形说明：说明：为了分析方便死区时间设置偏长为了防止S1、S2出现共同导通，设置死区时间Td1、Td2。Ugs1、Ugs2分别是开关管S1、S2的驱动控制信号。第6页，共39页。不对称半桥的工作模态分析：t0时刻前 S1导通，p点电压Up=Ui，变压器T一次绕组电流i p经开关管S1、电容C1、一次绕组N1、电感Ls、检测电阻Rs流通.D1导通，D2截止。第7页，共39页。不对称半桥的工作模态分析:t0~t1滤波电感电流iLo经电感Lo、电容Co、D1、N2流通，D1的电流iD1=iLo；t0时刻，S1关断，ip转移流经电容CS1和CS2，CS1开始充电、电压线性上升，CS2开始放电、电压线性下降，N1和Ls上电压下降，Umn下降，iLo仍然经二极管D1流通。稳态时，Ls和Rs上的电压很小。第8页，共39页。不对称半桥的工作模态分析:t0~t1根据变压器伏秒平衡：UC1：电容C1上电压二次侧二极管整流电压Umn：第9页，共39页。不对称半桥的工作模态分析：t1时刻Ｕp=UCS2=UC1，UN1=0，ULs=0，Umn=0，ip正向最大值。第10页，共39页。不对称半桥的工作模态分析:t1~t2 t1时刻后，CS1继续充电，CS2继续放电，变压器一次绕组N1和Ls开始承受反向电压，电流ip开始减小。 为了保持iLo不变，iD1减小，iD2上升，二极管D1、D2同时导通，Ｕmn=0，变压器二次等效短路，一次绕组N1电压为零，反向电压由Ls单独承受。第11页，共39页。不对称半桥的工作模态分析t2时刻t2时刻，ＵCS1上升到Ｕp，UCS2下降到零，i p经DS2流通。二极管D1、D2维持同时导通，iD1减小，iD2上升，Ls承受最大反向电压-UC1，ip继续减小，下降斜率达到最大，至t3时i p 为零。第12页，共39页。不对称半桥的工作模态分析t2~t3开关管S2的驱动控制信号Vgs2由零变为高电平，由于S2的漏源电压为零，S2实现ZVS零电压开通。S2开通后，ip经S2、DS2流通。显然，ZVS时间段（ t2~t3 ）长短主要有iLo折射到一次的值、Ls及变压器平均激磁电流Im大小决定。第13页，共39页。不对称半桥的工作模态分析t3~t4t3时刻后，Ls仍承受电压-VC1，ip继续下降，使ip反向增加，ip经绕组N1、电容C1、开关管S2、电感Ls流通。至t4时，iD1下降至零，iD2上升为iLo，二极管D1关断、D2继续导通，变压器短路状态结束。第14页，共39页。不对称半桥的工作模态分析t4~t5 t4时刻后，变压器短路状态结束，绕组N1和Ls共同承受电压-UC1。 由于变压器激磁电感Lm远大于Ls，Ls上的电压可忽略。iLo经电感Lo、电容Co、二极管D2、二次绕组N3流通， iD2=iLo。第15页，共39页。不对称半桥的工作模态分析t4~t5此时二次侧二极管整流电压为：第16页，共39页。不对称半桥的工作模态分析t5~t6t5时刻，S2关断，ip转移流经电容CS1和CS2，CS2开始充电，CS1开始放电，电压线性下降，绕组N1和Ls上反向电压绝对值下降，Umn下降，iLo仍经D2流通。第17页，共39页。不对称半桥的工作模态分析t5~t6t6时刻，该阶段结束，此时UP（UCS2）=UC1，N1和Ls上反向电压下降到零， Umn =0，ip为反向最大值。第18页，共39页。不对称半桥的工作模态分析