基于电荷控制的有源箝位半桥变换器

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随着现代变流装置的日益小型化和轻量化,软开关技术得到了迅速发展。有源箝位技术是一种简洁的谐振软开关技术,其基本思想是将由箝位电容与筘位开关串联组成的支路与变换器适当连接,利用一开关管关断时刻的谐振为另一开关管的零压开通创造条件,如此循环,从而使主辅开关均实现ZVS开关。 在机车电源,燃料电池,太阳能供电,UPS等系统中,升压型的DC-DC变换电路被广泛的应用。在这些低输入电压高输出电压的场合,传统的boost电路以及电压馈电变换器较难满足要求。但若采用电流馈电变换器中,升压的过程由升压电感和变压器共同完成,能够满足这些场合的要求。 有源箝位技术除了具有功率器件的开关过程得到软化且电压应力可控的优点,在隔离型拓扑中还具有变压器自动复位的优点。有源箝位技术应用在电流馈电半桥变换器中,可以使缓冲电路的设计更加简单。 电荷控制是在电流峰值控制的基础上发展的新型电流型控制。它除了具备有峰值电流控制的优点,还具有:开关噪声小,可以控制开关电流的平均值,它非常适合于应用在开关管不在其电流最大值时关闭的拓扑中。 本文提出了一种有源箝位电流馈电的半桥变换器中的拓扑,并对其进行了模态分析。根据设计系统的要求,对主电路的参数进行了详细的设计。由于具有有源箝位的电流馈电半桥变换器是一个复杂的高阶系统,为了更好的设计变换器的控制电路,采用Reduce Order的方法进行了小信号建模,并设计了采用电荷控制的控制电路。研制了输出功率为200W的实验装置,进行了输入电压调整率,负载调整率,负载跳变的测试,并对变换器的效率进行了测定。实验证明设计的变换器主辅开关管均为ZVS开通,实现了变换器的高效率。采用了电荷控制的这种变换器性能优良,可以减少有源箝位电路的设计难度。
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