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半橋串聯諧振變換器(SRC):1/2fr<fs<fr

1  工作模態

1.1  開關模態1:T0-T1

在T0時刻之前,諧振電感電流為正,并且此時Q1、Q2同時關斷,說明此時的正電流通過Q2的體二極管D6進行續流。

T0時刻,給Q1提供開通驅動信號,Q1開關管導通,并且開關管為硬開通,因此時D6仍然處于導通狀態,在Q1開通時承受反向電壓,出現反向恢復電流,產生反向恢復損耗。

T1時刻,諧振電感電流諧振過零。

1.2  開關模態2:T1-T2

T1時刻,諧振電感電流由零電流轉向負電流,此時通過Q1體二極管D5進行續流導通,Q1開關管壓降為D5二極管壓降,在T2時刻給Q1施加關斷驅動脈沖信號,可以實現Q1開關管的零電壓關斷,此時的Q1開關損耗可以近似為零。

1.3  開關模態3:T2-T3

T2、T3時刻,Q1和Q2均處于關斷,T2-T3工作狀態維持開關模態2進行續流工作,為輸出提供能量。

1.4  開關模態4:T3-T4

T3時刻,給Q2施加開通驅動信號G2,Q2開關管導通,此時D5承受反向電壓,產生反向恢復電流和反向恢復損耗,諧振電感電流由D5轉向Q2。

T4時刻,諧振電感電流諧振過零。

1.5  開關模態5:T4-T5

T4時刻諧振電感電流由零轉向正電流,電流反向,通過Q2體二極管D6續流,給負載提供輸出。

D6導通,使得Q2的管壓降為一個二極管管壓降。

T5時刻,Q2開關管關斷,因Q2管壓降為一個二極管壓降,可以實現Q2開關管的零電壓關斷,關斷損耗近似為零。

1.6  開關模態6:T5-T6

T5-T6時刻為Q1、Q2的死區時間,工作模態同開關模態3,通過D6續流,給輸出負載提供功率。

1.7  模態分析

2  參數變化仿真

2.1  頻率變化仿真

2.1.1  開關頻率55kHz

2.1.2 開關頻率65kHz

2.1.3  開關頻率75kHz

2.1.4  開關頻率85kHz

2.1.5  開關頻率95kHz

本仿真為開環仿真,隨著開關頻率的提高,輸出電壓、輸出電流、輸出功率也同比提高,同時諧振電容峰峰值電壓、有效值電壓也同比提高。

2.2  輸入電壓變化仿真

2.2.1  輸入電壓500V

2.2.2  輸入電壓600V

2.2.3  輸入電壓700V

2.2.4  輸入電壓800V

2.2.5  輸入電壓900V

因是開環仿真,輸入電壓的提高,肯定是會導致輸出電壓、輸出電流、輸出功率等的提高。

2.3  輸出負載變化仿真

2.3.1  輸出負載0.5Ω

2.3.2  輸出負載5.5Ω

2.3.3  輸出負載10.5Ω

2.3.4  輸出負載15.5Ω

隨著輸出功率的增加,開關管有效值損耗逐步降低,諧振電容峰峰值電壓、有效值電壓也逐步降低。

2.4  諧振電感值變化仿真

2.4.1  諧振電感10nH

2.4.2  諧振電感10uH

2.4.3  諧振電感100uH

2.4.4  諧振電感500uH

諧振電感大幅增加,使得輸出電壓大幅減小,10uH、100uH、500uH的開關管最大值損耗變化不大。

另外諧振電感感量的增加,可以使得諧振電流更為正弦化。

2.5  諧振電容值變化仿真

2.5.1  諧振電容10nF

2.5.2  諧振電容50nF

2.5.3  諧振電容100nF

2.5.4  諧振電容500nF

諧振電容的增加,輸出電壓、輸出功率也隨之增加,開關管峰值損耗變化不大,諧振電容峰峰值電壓、有效值電壓同比降低。

隨著諧振電容的增加,對諧振電流、輸出整流二極管電流、諧振電容電壓波形有影響,使得諧振電流波形偏離正弦化。

2.6  半橋分壓電容值變化仿真

2.6.1  分壓電容10nF

2.6.2  分壓電容100nF

2.6.3  分壓電容1uF

2.6.4  分壓電容10uF

半橋分壓電容的增加,使得輸出電壓、諧振電容峰峰值電壓和有效值電壓同比增加;但半橋分壓電容的增加也是有一個限度的,從上表數據可以看出,1uF、10uF的參數變化就不是很大,有趨同的趨勢。

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  • stevenyeh 2022-04-02 19:48
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