高轻载效率少功率器件的可模块化扩展ZVS高增益变换器

提出一种高轻载效率且少功率器件的可模块化扩展零电压开关高增益Boost变换器。该变换器可以通过增加升压模块数量n,极大地提高变换器的升压能力;具有2个开关管和n+1个二极管,且各功率管承受相同的电压应力,均为[(n+1)U_(in)+U_(o)]/(n+2);输入电感工作在连续导通模式,其余电感工作在双向导通模式,且反向峰值电流之和大于输入电感电流的谷值,从而实现所有功率管的软开关。所提变换器采用柔性开关频率控制策略,即根据输入电压和负载大小适当地调整开关频率,使电感电流脉动量维持在合适的范围内,既确保实现功率管的软开关,又具有较小的通态损耗,因此在整个负载范围内均具有较高的运行效率。以一个扩展模块为例,对所提变换器的工作原理、稳态特性、软开关条件、控制方法进行深入分析,并通过一台250 W的样机实验验证了理论分析的正确性。

ZVS全波型软开关降压转换器的性能分析及电磁噪声减低研究

软开关技术具有快速动态响应、高稳定性、易控制、低损耗等特点,广泛应用于开关电源设备中。然而,功率开关期间快速的电流、电压转换对软开关降压转换器的传导噪声仍然有很大影响。针对上述问题,提出一种新型ZVS(Zero Voltage Switching)全波型软开关降压转换器拓扑,分析了此转换器的稳定性,运用扩展频谱时钟技术,采用调制谐振上升沿时间方法,不仅降低了转换器输出纹波,而且有效降低了转换器的电磁干扰(ElectroMagnetic Interference,EMI)噪声,通过仿真试验验证了该转换器的性能,与硬开关相比,EMI减低了22 dB,输出纹波减小到4.7 mV。

基于同步整流控制器的ZVS反激开关电源技术分析

与准谐振电源相比,传统的零电压开关(ZVS)反激电源可进一步降低开关损耗,但其不利之处是线路复杂,成本上升。本次提出的基于同步整流控制器的ZVS控制策略可实现零电压导通,无需额外附加辅助开关和辅助绕组,具有很好的应用前景。在介绍其工作原理的基础上,给出了仿真结果,并分析了其各时间阶段的工作过程。最后,通过实际系统电路的测试验证了该方法可显著降低开关管的损耗,实现较高的工作效率,并具备成本优势。

ZVS隔离型高增益DC/DC变换器

将传统的L型电流输入隔离型DC/DC变换器与一种DCM(Diode-Capacitor Multiplier)电压增益单元相结合,提出了一种新型ZVS隔离型高增益DC/DC变换器。在继承传统L型电流输入隔离型DC/DC变换器输入电流纹波小、变压器匝数比低等优点的基础上,所提变换器可通过调节DCM增益单元数来调节变换器的输入输出增益比;通过有源箝位电路和漏感的结合,开关均实现了零电压开通,二极管均实现了零电流关断,二极管的反向恢复损耗得到了抑制;借助于所提DCM增益单元,二极管的电压应力以及变压器的绝缘等级得到了有效降低;所有二极管的电压、电流应力均相等,便于散热设计。对变换器的工作原理和性能特点进行了理论分析,并建立了一台输入24 V、输出400 V、功率为200 W的实验样机。实验测试样机最高效率可达95%,验证了理论分析的有效性和正确性。

ZVS移相全桥变换器开关管等损耗控制策略

ZVS移相全桥变换器运行时超前桥臂和滞后桥臂开关管损耗明显不同,使得大功率变换器散热器设计困难,且影响了变换器的可靠运行。本文在分析ZVS移相全桥变换器超前桥臂和滞后桥臂开关管损耗基础上,提出一种等损耗PWM控制策略,使超前桥臂和滞后桥臂开关管达到等损耗运行的效果。最后将该控制策略成功地应用于一台大功率电镀电源,验证了其可行性。

2种ZVS方式AHB直流变换器比较

不对称半桥(AHB)直流变换器原边开关管实现零电压开关(ZVS)的方式有2种:负载电流ZVS方式和激磁电流ZVS方式。对2种不同ZVS方式AHB变换器的电路工作原理、控制策略、关键参数设计依据进行了深入的比较研究,并研制了2台原理样机,给出了实验波形及测试结果。研究及实验结果表明:负载电流ZVS方式AHB变换器利用负载折射电流实现开关管的ZVS,负载较小时,开关管ZVS难以实现,其采用增大变压器漏感或外串电感的方法来扩大ZVS负载范围,适用于较大功率应用场合;而激磁电流ZVS方式AHB变换器利用变压器激磁电流,可在空载至满载范围内实现开关管ZVS。相对于负载电流ZVS方式,其效率略低,适用于小功率应用场合。

ZVS双向DC-DC变换器在超级电容能量回收中的研究

针对超级电容器能量回收系统采用硬开关电路存在损耗大的问题,研究了一种基于谐振的双向DC-DC软开关拓扑结构,该拓扑使用四个功率开关管实现功率双向流动,通过开关管的零电压(ZVS)导通,减小了开关损耗。分析了变换器在Buck和Boost模式下的工作模态,并推导了稳态工作时的基本方程。建立了20V/100V、240W双向DC-DC变换器的仿真模型,研制了实验样机,对变换器的工作模式进行了仿真和实验,仿真和实验结果表明变换器的效率可达到95%以上。

全桥ZVS PWM电容器充电变换器

为对广泛应用的电容充电大功率全桥零电压软开关高压变换器进行理论分析,从零电压(相当输出短路)到最大电压用变换器对电容器进行了充放电试验。变换器电路中充分利用器件的寄生参数,通过在高压变压器的原线圈串联电感,实现主开关管输出高压整流二极管的零电流软切换,变换器通过脉宽调制和电流控制调节输出电压并具有过压和过流保护功能。给出变换器的静态分析,同时给出了基于UCC3895 PWM控制器的直流—直流变换器样机的详细设计和1 kJ/s充电速度的实验结果表明变换器的理论分析正确,方法可行。

ZVS高效率AHB直流变换器的研究

分析研究了一种不对称半桥(AHB)直流变换器的电路工作原理。利用负载折射电流实现开关管零电压开关(ZVS),同时采用同步整流控制技术,可以有效提高变换器的效率;研制了200W原理样机,试验结果表明:该变换器具有体积小、高效率、高功率密度等优点。

变压器副边电流箝位DC/DC ZVS全桥变换器

中大功率的移相全桥零电压开关变换器存在着滞后桥臂开关管难以零电压开通的问题,该文指出了该问题的根本原因,提出了解决这一问题的诸多方法。该文重点研究了2种新的电路:副边采用开关管的拓扑线路和采用饱和电感器的拓扑线路。这2种线路均能有效实现滞后桥臂开关管零电压开通和关断,从而在很宽的负载范围内实现全桥开关管零电压开断,并能很好的消除电压、电流尖峰。文中还详细讨论了电路的参数设计、占空比的丢失等问题,对2种拓扑线路进行了比较。实验结果也验证了所提出的理论。

倍流整流方式ZVS PWM三电平直流变换器

提出一种倍流整流方式零电压开关PWM三电平变换器(CDR ZVS PWM TL变换器),它利用输出滤波电感的能量可以在很宽的负载范围内实现开关管的ZVS,并且使输出整流管能够自然换流,从而避免了反向恢复造成的电压振荡和电压尖峰。该文分析这种变换器的工作原理,讨论超前管和滞后管各自实现ZVS的特点,并通过一个540W的原理样机验证该变换器的可行性。论文最后给出实验结果。

ZVS PWM全桥三电平直流变换器

提出了一种新型的 ZVSPWM全桥三电平直流变换器。该变换器使用了以能量传输最大、滤波电感电流纹波最小、开关管实现 ZVS等为条件寻找到的最佳开关方式 ,克服了传统 ZVS全桥直流变换器中开关管电压应力高、滤波电感电流纹波大等缺点 ,所以其变换效率更高 ,响应速度更快 ,进一步拓宽了它的应用范围。本文分析了变换器的工作原理 ,给出了一个周期内的所有开关模态。本文还论述了谐振电感的设计和占空比的丢失 ,最后通过一个 3 k W,5 0 k Hz的实验样机加以验证分析结果。

ZVS移相全桥低压大电流开关电源的设计

设计制作了一款ZVS移相全桥变换器的低压大电流开关电源,详细阐述了部分电路的设计过程和参数计算,并通过抑制桥式变换器中超前/滞后桥臂功率管的高频谐振,降低主电路中上下桥臂的直通风险。最后设计制作的3 k W(15 V/200 A)低压大电流电源验证了设计的可行性,给出了详细的实验结果,整机效率达90%以上,对电源开发者有一定的借鉴作用。

基于ZVS软开关技术的30KW大功率开关电源设计

为了解决大功率开关电源硬开关过程中,功率器件上存在较大电压电流尖峰以及发热严重等问题,提出了一种基于软开关技术的大功率电源拓扑结构的设计,详细介绍了大功率开关电源实现ZVS软开关技术的原理、控制方法、主要器件参数的选择以及需要注意的一些问题等。最后以30kW大功率开关电源设计为例,通过实验验证了该基于软开关技术的大功率电源设计的相关理论及控制方法的正确性及可行性。

改进型ZVS PWM全桥DC-DC变换器的研究

研究一种把软开关技术和移相PWM控制技术以及双向DC DC变换器技术有机结合在一起的新型高频DC DC开关功率全桥变换器。它采用电流模式移相PWM控制,在较大的负载范围内实现了开关器件的零电压软开关(ZVS)。该电路简单高效,超前臂、滞后臂都能在很宽的范围实现软开关。介绍和分析了变换器的工作原理,最后给出了实验结果和两个主要波形,并做出了详细的说明。

移相控制ZVS全桥变换器滞后臂死区时间分析

死区时间的合理选择是保证移相定频控制的全桥零电压开关ＤＣＤＣ变换器零电压开关状态的必要条件。通过分析电路参数与滞后桥臂开关死区时间的关系，给出了滞后桥臂开关死区时间的允许范围，并通过实验进行了验证。

基于ZCS/ZVS软开关技术的电镀电源研制

为解决常规PWM控制中功率器件随着频率提高而功耗大的问题,通过分析全桥移相逆变器的基本原理,利用ZCS/ZVS软开关技术,设计了一容量为12kW,工作频率为20kHZ的水冷电镀电源。该系统具有工作稳定可靠,整机体积小,工作效率高等显著特点。试验结果表明,软开关技术能够有效地改善功率器件的工作环境,明显地降低损耗。

新型ZVS全桥DC/DC变换器

针对移相全桥软开关变换器存在的滞后臂难以实现零电压开关(ZVS)和占空比丢失的问题,提出了一种新型的全桥移相零电压变换器拓扑,采用3个等效的高频变压器替代传统的高频变压器,将阻断电容分成2个等效电容串联在桥臂中点之间,增加1个辅助电感实现滞后臂的ZVS。论述了所提出变换器的电路结构、工作原理和关键参数的设计。根据新的拓扑,设计了一台9kW的实验样机,实验结果证明了该电路拓扑能在宽的负载或输出范围内实现软开关。

一种新颖的ZVS全桥变换器寄生振荡抑制方法

在对整流二极管寄生振荡产生机理深入解析的基础上,提出基于超前换流的电压振荡抑制新对策,进而推出一种原边加换流电容和LC辅助电路的新型零电压开关(zerovoltage switching,ZVS)脉宽调制(pulse width modulation,PWM)移相全桥变换器,很好地抑制了副边整流二极管的寄生振荡,没有占空比的丢失,实现宽负载范围开关管的零电压开关。阐述该变换器的工作原理,给出关键参数的设计原则,并通过一台650W/28V、开关频率为100kHz的原理样机验证该变换器的优点。

串联谐振逆变器的最优ZVS控制

分析了串联谐振逆变器采用不同控制策略时的开关过程,通过理论分析得出了器件的最优开关时刻与吸收电容、触发脉冲死区宽度及负载之间的非线性关系,进而得出了使器件工作于零电压开关(ZeroVoltageSwitching,ZVS)条件时的逆变最优控制策略。设计了环内固定延时和环外动态延时来完成ZVS控制的逆变锁相电路,克服了传统的环内固定延时补偿的逆变锁相电路的缺点,仿真和试验结果验证了本文结论的正确性和可实现性。