零电压零电流转换软开关技术中二极管反向恢复的影响

采用谐振极型零电压零电流软开关技术(zero-voltage/zero-current transition,ZVZCT)旨在消除功率器件的开关损耗,但实际上在软开关谐振换流过程中会引入多次额外的二极管反向恢复过程,产生额外的损耗。由于软开关换流过程中的特殊性,采用一般的方法难以对反向恢复过程中的损耗进行评估和计算,给ZVZCT软开关设计带来了困难。该文在考虑二极管反向恢复过程的基础上,详细介绍了ZVZCT软开关技术的换流过程。通过引入二极管载流子寿命以及电荷控制方程,提出了一种适用于软开关换流条件下的二极管反向恢复损耗模型。最后,通过软开关组件的双脉冲实验验证了该二极管反向恢复损耗模型的正确性。研究表明,采用ZVZCT技术的软开关设备的开关损耗与开关器件的二极管反向恢复特性直接相关。

串联谐振式DC-DC变换器中二极管反向恢复电流的限制

介绍了串联谐振式DC-DC变换器的基本工作原理。指出了二极管反向恢复过程对变换器的影响及对策。

三电平移相全桥变换器整流二极管RC吸收参数多目标优化设计

传统的整流二极管RC吸收参数设计基于谐振等效电路,不能精确刻画二极管反向恢复过程,RC参数难以优化。为此,基于大功率PIN二极管集总电荷模型,采用多目标优化设计RC吸收电路参数。首先,根据三电平移相全桥变换器拓扑结构及调制方式,分析了RC参数对整流二极管反向电压尖峰的影响规律。其次,基于大功率PIN二极管的集总电荷模型对理论分析进行了仿真验证。然后,采用多目标优化设计RC吸收电路。最后,实验结果验证了最优RC参数抑制整流二极管反向电压尖峰的有效性。

一族非隔离双向直流变换器

提出一族基于反向耦合电感的非隔离双向直流变换器(bi-directional DC converter,BDC),通过引入反向耦合电感,利用电感感应电势阻断不工作MOSFET的体二极管,消除了传统双向变换器中开关管寄生体二极管的反向恢复问题;通过反向耦合电感与滤波电感等效电路的分析,将反向耦合电感与滤波电感用一个同向耦合电感代替,提出一族基于PCI的非隔离双向直流变换器。所提出的变换器控制与传统单向变换器相同,不需要专门的软启动电路,兼顾了较高变换效率、控制简单和高可靠性。给出拓扑推演过程,详细分析拓扑工作原理,并通过实验验证理论分析的正确性。

三相电压型ZCT PWM变换器的效率分析与实验研究

对一种应用于三相电压型脉宽调制(pulse width modulation,PWM)变流器的零电流开关(zero current transition,ZCT)软开关技术进行深入理论分析,通过数学推导和实验验证指出,由于功率器件二极管反向恢复和结电容的影响,理想的软开关过程很难实现,特别是在大功率应用场合。研究表明,虽然采用此ZCT软开关技术可减小主开关管的部分开关损耗,但却引入了多个二极管的反向恢复,总体效率能否提高与功率器件二极管反向恢复电荷和结电容大小有关。

一种新型无桥Boost PFC电路

提出了一种新型无桥Boost PFC电路,该电路通过在2nd Dual Boost PFC(2ndDBPFC)的基础上增加两条耦合支路来实现升压二极管的自然关断和开关管的ZCS,大幅度提高了整机的效率。本文详细分析了该变换器的工作原理,讨论了实现开关管ZCS和升压二极管自然关断的条件,一台300W的实验样机验证了理论分析的正确性。由于DB PFC的输入母线直接与电感相连,导致很大的EMI,本文的新型无桥Boost PFC电路很好地解决了EMI的难题,Saber仿真结果表明该电路与传统Boost PFC电路的共模干扰几乎相等。

基于Z网络的升降压DC/DC变换器

基本的非隔离型升降压电路存在由二极管反向恢复带来的短路环问题.设计了一种基于Z网络的升降压DC/DC变换器,从电路结构上避免了短路环的存在,分析了Z网络和变换器的初始态阶跃响应,并设计了预充电电路,消除了变换器启动时的电压和电流尖峰,讨论了工作在电感电流连续模式(CCM,Current Continuous Mode)下的3种开关模态并分析了其工作原理,依照效率最优原则对升压和降压模式的开关模态进行简化,从而优化了变换器的控制方法,提出了一种通过合理选择电感电流纹波系数确保变换器工作在CCM模式下的方法,给出了各元器件的设计规则,并通过仿真和实验加以验证,结果与理论分析相吻合.

PWM控制LLC谐振变换器一种常见MOSFET失效分析及对策

在宽范围输出电压及负载变化范围较大的应用场合,LLC谐振变换拓扑的高频区不单调现象及考虑过高开关频率的限制,单纯的调频控制难以满足要求,业界常用的解决方案是在PFM基础上引入PWM控制。这种混合控制模式的LLC电路在PWM工作模态特定条件下桥式电路出现的"上管MOSFET体二极管反向恢复、下管开通"的瞬时直通现象将引起MOSFET电压电流应力超标而失效。分析了失效模式机理、提出了解决方案并进行了实验验证。

用于电弧超声激励的Buck变换器电压电流尖峰抑制

分析了应用于电弧超声激励的Buck变换器电压、电流尖峰产生机理,讨论了几种常见的电压电流尖峰抑制措施;提出并设计了一种能够有效抑制电压电流尖峰的Buck变换电路拓扑,PSPICE仿真和实验结果均证明了该电路拓扑的可行性。所介绍的电压电流尖峰抑制措施对于其他电路拓扑也有一定的参考和借鉴。

大功率双管正激变换器次级吸收电路的研究

针对大功率高压输出场合普遍存在的次级电路中二极管反向恢复问题,引入了一种双CDD(一个电容两个二极管)无源无损缓冲电路。该电路不仅能有效抑制二极管反向恢复产生的电压尖峰,保证电路的可靠运行,还能避免常规电阻-电容-二极管(RCD)缓冲吸收网络损耗大的缺点。详细分析了该次级加箝位电路的组合双管正激变换器工作原理,给出了缓冲电容的选取方法,并在180V/20A的实验样机上进行实验,验证了理论分析的正确性。

能馈式电子负载中高压输出直流模块的研究

为缓解高增益、高压输出直流变换器中输出整流二极管的反向恢复问题,以三相能馈式电子负载为应用背景,分别从变换器增益、变压器设计、整流二极管选择等方面,比较分析了两种具有不同输出整流结构的隔离型高增益直流升压(IZBC)-输入侧交错并联输出侧并联(IPOP)、输入侧交错并联输出侧串联(IPOS)拓扑的优缺点,结果表明IZBC-IPOS拓扑中包含两个倍压环节,升压能力强,变压器变比小,所需整流二极管的容量小、数量少,而小容量二极管反向恢复损耗小,更容易实现高效率和高可靠性。最后给出两台实验样机的实验结果,验证了设计的合理性。

分流式三相VIENNA软开关整流器研究

三相VIENNA整流器具有谐波小、功率因数高、开关应力低和无桥臂直通风险等优点。但是,三相VIENNA整流电路的基本PFC结构采用的是Boost单元,存在升压二极管的反向恢复问题,且开关损耗大、电磁干扰大、电能传输效率低,对整流器的性能提升造成了一定限制。基于此,文中提出了一种分流式三相VIENNA软开关整流器,该整流器解决了升压二极管的反向恢复问题,实现了开关器件全范围内的零电流开通与零电压关断,具有结构简单、高效率的优良特性。文中详细分析了该整流器的基本工作原理、软开关实现条件以及器件应力等,给出了该电路参数的设计方法,搭建了分流式三相VIENNA软开关整流器的实验平台,验证了所研究整流器的有效性和优越性。