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專題:無源軟開關(guān)與有源軟開關(guān)

專題:無源軟開關(guān)與有源軟開關(guān)
由于硬開關(guān)方式電源產(chǎn)生較大的電磁干攏和開關(guān)損耗,可靠性低,隨著頻率提高這種現(xiàn)象更嚴(yán)重.,因此軟開關(guān)電源應(yīng)運(yùn)而生,
實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)主要有兩種方法:
1) 無源軟開關(guān)(無損吸收)
2) 有源軟開關(guān)
無源軟開關(guān)既不使用有源器件,也沒有耗能元件,既提高了電源效率也可高產(chǎn)品可靠性.但它不能實(shí)現(xiàn)真正意義上的ZVS或ZCS. 有源軟開關(guān)利用附加的有源元件能實(shí)現(xiàn)真正意義上的ZVS或ZCS,但也帶來一些附加損耗,可靠性也有一定影響.這兩種方法誰更好?更適用?
希望大家多多發(fā)言. 謝謝
全部回復(fù)(34)
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LV.1
2
2003-11-06 14:35
Admin
斑竹讓老兄主持,老兄總該說兩句把.據(jù)我所知上面那段話應(yīng)該不是你寫的
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蘭波
LV.8
3
2003-11-06 16:02
@
Admin斑竹讓老兄主持,老兄總該說兩句把.據(jù)我所知上面那段話應(yīng)該不是你寫的
反問一句,你為什么不說兩句呢?
由于論壇新的專題管理程序還沒做好.我又怕別人提交的專題積壓太久,就先發(fā)出來討論討論.以后再改發(fā)帖人.

其實(shí)我發(fā)現(xiàn)專題的“主持”一說容易誤導(dǎo)人,容易造成好像一問一答的印象.那么不是專家企敢發(fā)起專題.專題應(yīng)該是點(diǎn)題,大家平等地圍繞這個(gè)主題進(jìn)行討論,不管是誰發(fā)起的.
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lll
LV.5
4
2003-11-06 18:31
俺不太懂 不過想學(xué)學(xué)
先當(dāng)個(gè)旁聽生吧
聽會(huì)點(diǎn)再插班吧
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LV.1
5
2003-11-06 23:43
@蘭波
反問一句,你為什么不說兩句呢?由于論壇新的專題管理程序還沒做好.我又怕別人提交的專題積壓太久,就先發(fā)出來討論討論.以后再改發(fā)帖人.其實(shí)我發(fā)現(xiàn)專題的“主持”一說容易誤導(dǎo)人,容易造成好像一問一答的印象.那么不是專家企敢發(fā)起專題.專題應(yīng)該是點(diǎn)題,大家平等地圍繞這個(gè)主題進(jìn)行討論,不管是誰發(fā)起的.
我說兩句,拋磚引玉嘛
在有源軟開關(guān)電路中,有源箝位還不錯(cuò),但只能在某些特定情況才能實(shí)現(xiàn)ZVS.其它有源軟開關(guān)電路感覺不如無源軟開關(guān)電路,尤其在BOOST電路中,無源型更好.一家之言
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yin
LV.6
6
2003-11-07 09:34
小功率的軟開關(guān)有意義沒有?
小功率的軟開關(guān)有意義沒有?兼顧成本和效果、尺寸、穩(wěn)定性可靠性考慮.
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呆頭鵝
LV.7
7
2003-11-08 10:16
俺給兩塊磚
無源和有源軟開關(guān)應(yīng)該是分場合的:
1:用MOS且是全橋,當(dāng)然用移相方便
2.用IGBT或三極管我認(rèn)為,用一個(gè)串聯(lián)電感,限制開通電流,然后有無源吸收,(把開通和關(guān)端分開處理)就挺好
3小功率的,用無源的方便
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linyujun
LV.2
8
2003-11-09 16:22
@
我說兩句,拋磚引玉嘛在有源軟開關(guān)電路中,有源箝位還不錯(cuò),但只能在某些特定情況才能實(shí)現(xiàn)ZVS.其它有源軟開關(guān)電路感覺不如無源軟開關(guān)電路,尤其在BOOST電路中,無源型更好.一家之言
能否介紹一些無源軟開關(guān)電路或有關(guān)的書
能否介紹一些無源軟開關(guān)電路或有關(guān)的書
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linyujun
LV.2
9
2003-11-09 16:25
誰能介紹一下怎樣在雙管正激電源中實(shí)現(xiàn)無源軟開關(guān)?
誰能介紹一下怎樣在雙管正激電源中實(shí)現(xiàn)無源軟開關(guān)?
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阿松
LV.1
10
2003-11-13 15:40
能不能講講有源箝位?
如果我用UCC3580-1設(shè)計(jì)一個(gè)單端正激電路,有源箝位里的LC應(yīng)該如何設(shè)定,
網(wǎng)友見面的時(shí)候,聽斑竹說這個(gè)LC諧振頻率應(yīng)在開關(guān)頻率附近,不能相差太大.
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2003-11-13 16:14
@阿松
能不能講講有源箝位?如果我用UCC3580-1設(shè)計(jì)一個(gè)單端正激電路,有源箝位里的LC應(yīng)該如何設(shè)定,網(wǎng)友見面的時(shí)候,聽斑竹說這個(gè)LC諧振頻率應(yīng)在開關(guān)頻率附近,不能相差太大.
我是這么說的嗎?
我所說的是諧振電路.有源箝位單端正激的詳細(xì)分析,你可以去看阮新波的那本書,好象叫《軟開關(guān)功率變換器》.
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feixuedang
LV.1
12
2003-11-14 09:20
@yin
小功率的軟開關(guān)有意義沒有?小功率的軟開關(guān)有意義沒有?兼顧成本和效果、尺寸、穩(wěn)定性可靠性考慮.
意義重大
當(dāng)然了不但有而且意義重大
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jacki_wang
LV.11
13
2003-11-15 20:33
@linyujun
誰能介紹一下怎樣在雙管正激電源中實(shí)現(xiàn)無源軟開關(guān)?誰能介紹一下怎樣在雙管正激電源中實(shí)現(xiàn)無源軟開關(guān)?
LCD如何?
沒用過,聽說可以.
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2003-11-15 22:08
無源軟開關(guān)比較可靠!這臺3KW APFC就是無源軟開關(guān)(無損吸收)!圖片右上邊紅色和黑色電感即是無損吸收的電感?br>500) {this.resized=true; this.width=500; this.alt='這是一張縮略圖,點(diǎn)擊可放大。\n按住CTRL,滾動(dòng)鼠標(biāo)滾輪可自由縮放';this.style.cursor='hand'}" onclick="if(!this.resized) {return true;} else {window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/0/1068905282.jpg');}" onmousewheel="return imgzoom(this);">
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2003-11-15 22:20
@大林電源
無源軟開關(guān)比較可靠!這臺3KWAPFC就是無源軟開關(guān)(無損吸收)!圖片右上邊紅色和黑色電感即是無損吸收的電感?br>[圖片]500){this.resized=true;this.width=500;this.alt='這是一張縮略圖,點(diǎn)擊可放大。\n按住CTRL,滾動(dòng)鼠標(biāo)滾輪可自由縮放';this.style.cursor='hand'}"onclick="if(!this.resized){returntrue;}else{window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/0/1068905282.jpg');}"onmousewheel="returnimgzoom(this);">
這臺3KW電源 APFC就是無源軟開關(guān)(無損吸收)!
500) {this.resized=true; this.width=500; this.alt='這是一張縮略圖,點(diǎn)擊可放大。\n按住CTRL,滾動(dòng)鼠標(biāo)滾輪可自由縮放';this.style.cursor='hand'}" onclick="if(!this.resized) {return true;} else {window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/0/1068905972.jpg');}" onmousewheel="return imgzoom(this);">
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2003-11-15 22:24
@大林電源
這臺3KW電源APFC就是無源軟開關(guān)(無損吸收)![圖片]500){this.resized=true;this.width=500;this.alt='這是一張縮略圖,點(diǎn)擊可放大。\n按住CTRL,滾動(dòng)鼠標(biāo)滾輪可自由縮放';this.style.cursor='hand'}"onclick="if(!this.resized){returntrue;}else{window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/0/1068905972.jpg');}"onmousewheel="returnimgzoom(this);">
圖片3 APFC PCB
500) {this.resized=true; this.width=500; this.alt='這是一張縮略圖,點(diǎn)擊可放大。\n按住CTRL,滾動(dòng)鼠標(biāo)滾輪可自由縮放';this.style.cursor='hand'}" onclick="if(!this.resized) {return true;} else {window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/0/1068906208.jpg');}" onmousewheel="return imgzoom(this);">
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2003-11-15 22:32
@大林電源
圖片3APFCPCB[圖片]500){this.resized=true;this.width=500;this.alt='這是一張縮略圖,點(diǎn)擊可放大。\n按住CTRL,滾動(dòng)鼠標(biāo)滾輪可自由縮放';this.style.cursor='hand'}"onclick="if(!this.resized){returntrue;}else{window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/0/1068906208.jpg');}"onmousewheel="returnimgzoom(this);">
轉(zhuǎn)一貼 無損吸收網(wǎng)絡(luò)在電源技術(shù)中的應(yīng)用!--ZT應(yīng)用資料
無損吸收網(wǎng)絡(luò)在電源技術(shù)中的應(yīng)用
方良楊浩重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院電工理論與新技術(shù)系(重慶400044)
薛建平王學(xué)紀(jì)中國航天科技集團(tuán)771研究所(西安710075)
1前言
  無損吸收網(wǎng)絡(luò)也稱為諧振吸收網(wǎng)絡(luò).它能夠把從輸入或輸出電路中吸收的能量進(jìn)行再利用,或者傳輸給下一個(gè)周期.無損吸收網(wǎng)絡(luò)包括電流和電壓吸收網(wǎng)絡(luò)、上升沿與箝位二合一型電壓吸收網(wǎng)絡(luò).無損吸收網(wǎng)絡(luò)和有損吸收網(wǎng)絡(luò)的基本原理一致,但是普通的無損吸收網(wǎng)絡(luò)沒有衰減(即損耗功能),而為了抑制三次諧波常常在無損吸收網(wǎng)絡(luò)中使用小電阻器.
2無損電壓吸收網(wǎng)絡(luò)
  電壓吸收網(wǎng)絡(luò)通過把能量轉(zhuǎn)移到電容器中來控制電壓,而在有損吸收網(wǎng)絡(luò)中,這個(gè)能量從電容器中釋放出來并轉(zhuǎn)化為熱能.在無損吸收網(wǎng)絡(luò)中傳輸能量的方式,一種是反饋給電源,一種是傳輸給負(fù)載,或者使能量在吸收網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部循環(huán).本文僅介紹幾種無損電壓吸收網(wǎng)絡(luò)(諧振能量恢復(fù)電壓吸收網(wǎng)絡(luò))的基本類型.在一些應(yīng)用中,特別是與電流吸收網(wǎng)絡(luò)一起使用時(shí),無損電壓吸收網(wǎng)絡(luò)將變得非常復(fù)雜.
3雙端電壓吸收網(wǎng)絡(luò)
  該網(wǎng)絡(luò)的基本電路之一是由三個(gè)二極管、兩個(gè)電容器、一個(gè)電感器(3D-2C-1L)組成的電路,如圖1a所示.該網(wǎng)絡(luò)與一般開關(guān)電路的連接如圖1b所示.這個(gè)吸收網(wǎng)絡(luò)可以應(yīng)用到所有三相變換電路、降壓電路、升壓電路及降壓升壓電路中.這是一個(gè)上升沿控制型吸收網(wǎng)絡(luò),它不能用于箝位電路.通常情況下,兩個(gè)電容器的大小相同,兩個(gè)電容器和電感器的諧振頻率高于開關(guān)頻率.
  為了理解吸收網(wǎng)絡(luò)的工作狀態(tài),假設(shè)圖1b中的開關(guān)管斷開,電感器電流流過主二極管,兩個(gè)電容器放電.當(dāng)開關(guān)管導(dǎo)通時(shí),吸收網(wǎng)絡(luò)必須復(fù)位.由于開關(guān)管導(dǎo)通時(shí),二極管D1和D2將關(guān)斷,吸收網(wǎng)絡(luò)電感器L1兩端施加電壓VCC.電流流過與電容器諧振的電感器,直到電流為零,此時(shí)與電感器串聯(lián)的二極管關(guān)斷,因此兩個(gè)電容器上的電壓被充到VCC,吸收網(wǎng)絡(luò)為開關(guān)管斷開做準(zhǔn)備.當(dāng)開關(guān)管斷開時(shí),所有流過主電感器的電流將流入兩個(gè)電容器.與電容器串聯(lián)的兩個(gè)二極管導(dǎo)通,使兩個(gè)電容器并聯(lián).兩個(gè)電容器控制開關(guān)管的電壓轉(zhuǎn)換速率.因電容器吸收了所有的電感器電流,開關(guān)管的關(guān)斷損耗非常小.當(dāng)電容器放電結(jié)束時(shí),主二極管箝位吸收網(wǎng)絡(luò)的電壓,為下一個(gè)周期開始做準(zhǔn)備.

圖1雙端電壓吸收網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和與開關(guān)電路的連接
  進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí),首先要知道開關(guān)管峰值電流的大小、VCC的最大值以及要求的開關(guān)管電壓上升時(shí)間.兩個(gè)并聯(lián)電容器的大小可以根據(jù)下式計(jì)算出.  2C=I·tr/VCC,式中C是其中一個(gè)電容器的值(C1與C2的大小相同),I是開關(guān)管的峰值電流,tr是要求的最大上升時(shí)間,VCC是最大的電源電壓.
  電容器的充電時(shí)間是兩個(gè)電容器與一個(gè)電感器串聯(lián)的一個(gè)完整諧振周期的一半.這個(gè)時(shí)間周期必須小于預(yù)期的開關(guān)管導(dǎo)通的最小時(shí)間.否則,吸收網(wǎng)絡(luò)將不能完全復(fù)位,而且將增大開關(guān)管損耗.一旦知道了復(fù)位時(shí)間,電感量可根據(jù)下式計(jì)算:其中,L是吸收網(wǎng)絡(luò)的電感量,t是復(fù)位時(shí)間.  我們必須知道吸收網(wǎng)絡(luò)電感器中的峰值電流,這樣可以得到串聯(lián)電感器和二極管的大小,以便控制電流.根據(jù)一個(gè)周期內(nèi)的電感器和電容器中存儲(chǔ)能量相等得到峰值電流,公式為:.
  其中,I是電感器中的峰值電流.一個(gè)重要因素是半正弦電流脈沖,當(dāng)開關(guān)管導(dǎo)通時(shí),它必須流經(jīng)開關(guān)管使吸收網(wǎng)絡(luò)復(fù)位.開關(guān)管必須可以根據(jù)負(fù)載電流調(diào)整這個(gè)電流.
  實(shí)際應(yīng)用時(shí),可使一個(gè)電容器比另一個(gè)大10%~20%,以確保兩個(gè)電容器中至少有一個(gè)可以完全充電到VCC.這樣開關(guān)管的功率損耗和應(yīng)力會(huì)達(dá)到最小.
  例如:一個(gè)開關(guān)管的電流是1.0A,電壓是400V,上升時(shí)間為400ns.每個(gè)電容器的值均為500pF,恢復(fù)時(shí)間是10μs,得到電感量為400μH,電感器中的峰值電流是316mA.注意,此時(shí)帶有一個(gè)小電容器的二極管的恢復(fù)電荷變得非常重要.這個(gè)二極管的速度必須非???并且有一個(gè)非常低的恢復(fù)電荷.流過二極管的平均電流很小,所以它們的功率不必太大.如果恢復(fù)電荷過大,電容器中儲(chǔ)存的能量將不能保證網(wǎng)絡(luò)在下一個(gè)周期復(fù)位.
4三端吸收網(wǎng)絡(luò)
  該網(wǎng)絡(luò)包括三個(gè)二極管、兩個(gè)電容器、一個(gè)電感器.它的工作狀態(tài)與雙端電路相似,三端吸收網(wǎng)絡(luò)如圖2a、圖2b所示.圖2c的電路表明了吸收網(wǎng)絡(luò)與一般變換器的連接關(guān)系.這個(gè)吸級網(wǎng)絡(luò)屬于上升沿控制型吸收網(wǎng)絡(luò),可以和降壓電路、升壓電路或者反激電路一起使用.參考圖2c,開關(guān)管斷開時(shí)電路開始工作,電容器C1放電,C2充電到VCC.主電感器L0中的電流流過主二極管D0.當(dāng)開關(guān)管導(dǎo)通時(shí),二極管D1、D2關(guān)斷.VCC施加到吸收網(wǎng)絡(luò)電感器L1的兩端.電流從C2通過L1和D3給C1充電.當(dāng)C2放電結(jié)束時(shí),C1充電到VCC,電感器L1中的電流為0.和電感器L1串聯(lián)的二極管D3截止.開關(guān)管關(guān)斷一段時(shí)間后,流過L0的電流流入吸收網(wǎng)絡(luò),通過D2給C2充電,C1通過D1放電,這樣來控制開關(guān)管電壓的上升沿.即使一個(gè)電容器正在充電,另一個(gè)電容器正在放電,兩個(gè)并聯(lián)的電容器也可以有效的工作.三端吸收網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)與前述的雙端吸收網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)基本上是一致的.
41帶有中間電壓的電壓吸收網(wǎng)絡(luò)
  圖3a所示的電壓吸收網(wǎng)絡(luò)要求一個(gè)中間電壓,這使得該網(wǎng)絡(luò)對于正激和反激變換器非常有用.這種吸收網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)三端網(wǎng)絡(luò),它可以用作上升沿控制型吸收網(wǎng)絡(luò)或者箝位型吸收網(wǎng)絡(luò).圖3b說明了該吸收網(wǎng)絡(luò)和一般變換器的連接關(guān)系.這個(gè)電路中,吸收網(wǎng)絡(luò)作為一個(gè)上升沿控制型吸收網(wǎng)絡(luò)工作.箝位式工作狀態(tài)的電路是相同的,只是元件值不同.這個(gè)電路通常與諧振能量恢復(fù)電流型吸收網(wǎng)絡(luò)一起使用.

圖2三端吸收網(wǎng)絡(luò)及與變換器的連接

圖3帶有中間電壓的電壓吸收網(wǎng)絡(luò)

圖4電流吸收網(wǎng)絡(luò)的基本結(jié)構(gòu)及其與變換器的連接
  開關(guān)管斷開時(shí)吸收網(wǎng)絡(luò)開始工作,電容器被充電到V1-V2.在一個(gè)降壓或者反激變換器中,這個(gè)電壓是輸入和輸出電壓之差.當(dāng)開關(guān)管導(dǎo)通時(shí),電容使L1上的電壓極性反相,L1和C1產(chǎn)生諧振,直到流過吸收網(wǎng)絡(luò)的電流為0或者二極管D1導(dǎo)通(D1導(dǎo)通后箝位電壓).圖3b中,電容器電壓將反相,但不會(huì)大于V2.當(dāng)開關(guān)管斷開時(shí),主電感器上的電流將流入電容器,通過D1并返回到V2,以此通過開關(guān)管控制電壓上升沿.當(dāng)電壓足夠高時(shí),可以使開關(guān)管導(dǎo)通,這時(shí)主二極管和電容器將充電到最初狀態(tài)(V1-V2).
  如果圖3b中的V1-V2小于V2,復(fù)位結(jié)束時(shí),吸收網(wǎng)絡(luò)電容器上的電壓達(dá)不到V2.這時(shí),開關(guān)管處于零壓狀態(tài),但不會(huì)關(guān)斷.開關(guān)管將在中間電壓處斷開,中間電壓取決于D1導(dǎo)通時(shí)那一點(diǎn)的電壓.
  這個(gè)吸收網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)過程與前面講的雙端無損吸收網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)過程相似.電容值C由公式I=C·dv/dt求得.式中I是開關(guān)管中的最大電流,dv/dt是開關(guān)的最大電壓變化率.電感值L取決于復(fù)位時(shí)間和電容的大小,L=4t2/Cπ2,t是電容器復(fù)位的時(shí)間,小于正常工作狀態(tài)下最小的脈沖寬度.
  電感器中的峰值電流可以根據(jù)I2=CV2/L計(jì)算.
  上式中的I是峰值電感電流,V是電容器的初始電壓并且等于圖3b中的(V1-V2).
5無損電流吸收網(wǎng)絡(luò)
  電流吸收網(wǎng)絡(luò)的基本原理是能量存儲(chǔ)在一個(gè)電感器中,這個(gè)電感器控制著開關(guān)管中電流的上升沿.無損電流吸收網(wǎng)絡(luò)和對應(yīng)的有損電流吸收網(wǎng)絡(luò)的基本功能是一樣的,與開關(guān)管串聯(lián)的電感器控制電流的上升沿.無損電流吸收網(wǎng)絡(luò)的每一個(gè)周期中電感器中存儲(chǔ)的能量都轉(zhuǎn)移到輸入端或者輸出端,否則,這些能量將被損耗.
51反激復(fù)位電流吸收網(wǎng)絡(luò)
  通過給電感器加一些繞組,可以把電感器中的能量轉(zhuǎn)移到任何地方并提供過壓保護(hù),這個(gè)保護(hù)是通過在開關(guān)管上設(shè)置導(dǎo)通率和恢復(fù)電壓實(shí)現(xiàn)的.圖4a所示為基本的吸收網(wǎng)絡(luò).圖4b和圖4c表示出把吸收網(wǎng)絡(luò)和一般變換器連接的兩種方法.具體的方法取決于電路是降壓變換器、反激變換器(圖4b)或者升壓變換器(圖4c).盡管其它連接方式可以把能量反饋到輸入端,通常情況下還是把能量轉(zhuǎn)移到負(fù)載中.
  這種吸收網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)非常簡單.初級電感量和損耗網(wǎng)絡(luò)中的電感量相同.復(fù)位過程中,開關(guān)管兩端的電壓取決于開關(guān)管的導(dǎo)通率及電源或負(fù)載的電壓.
  這類吸收網(wǎng)絡(luò)的主要問題是初次級電感器之間的漏感,它可能在開關(guān)管兩端引起一個(gè)大的電壓尖峰.該吸收網(wǎng)絡(luò)通常與上升和下降時(shí)間長的大功率變換器一起使用.也可以和上升沿控制型吸收網(wǎng)絡(luò)中的變換器一起使用.初次級電感器之間通常要加簡單的RC吸收網(wǎng)絡(luò).
52諧振恢復(fù)電流型吸收網(wǎng)絡(luò)
  圖5a所示電路由一般變換器和電流型吸收網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成.在這種吸收網(wǎng)絡(luò)中能量被轉(zhuǎn)換為變換器的電壓.在箝位狀態(tài)下,進(jìn)行吸收網(wǎng)絡(luò)中的能量恢復(fù).當(dāng)開關(guān)管斷開時(shí)能量被恢復(fù),開關(guān)管兩端的電壓(輸入電壓或輸出電壓)被箝位在變換器中的最高電壓.很明顯,一個(gè)簡單二極管可以取代RLD網(wǎng)絡(luò),所以必須有充分使用RLD網(wǎng)絡(luò)的理由.RLD網(wǎng)絡(luò)的作用是使吸收網(wǎng)絡(luò)電感器中實(shí)際流過的電流盡快地減小到零.如果使用一個(gè)簡單的二極管,開關(guān)管將被箝位,但是吸收網(wǎng)絡(luò)的電感器兩端沒有電壓,所以二極管將繼續(xù)導(dǎo)通,直到開關(guān)管再次導(dǎo)通,這時(shí)二極管作為一個(gè)電流吸收部件將不起作用.

圖5諧振恢復(fù)電流型吸收網(wǎng)絡(luò)
  圖5a中的吸收網(wǎng)絡(luò)為每一個(gè)周期中吸收電感器中電流復(fù)位為零提供電壓.開關(guān)管電壓在其關(guān)斷時(shí)箝位是這個(gè)電路的又一個(gè)優(yōu)點(diǎn).吸收電容器應(yīng)該較小,因?yàn)槲针姼衅髂芰孔兓瘯r(shí)電容器電壓會(huì)有相應(yīng)的變化.電容器上的電壓的變化使得電感器電流復(fù)位到零.可以利用電感器與電容器之間的能量存儲(chǔ)關(guān)系計(jì)算電容的大小,即C=LI2/V2
  式中,C是吸收網(wǎng)絡(luò)中的電容量,L是電感量,I是開關(guān)管關(guān)斷時(shí)的電流,V是電容器上的電壓變化量.注意電容較小時(shí),電壓較大,電感器復(fù)位較快.
  復(fù)位時(shí)間大約是一個(gè)諧振周期的四分之一,式中,t是復(fù)位時(shí)間,L是吸收網(wǎng)絡(luò)中的電感,C是電容.
  用于使電容器放電的電感器可大可小.如果其值較小,諧振頻率比開關(guān)頻率小.為了抑制半個(gè)周期的諧振現(xiàn)象,串聯(lián)二極管是非常必要的.L和C諧振將使電容器放電,在放電周期的最后,電容器電壓將遠(yuǎn)低于正常值,如同在開始時(shí)高于正常值一樣.電感量大意味著諧振頻率高于開關(guān)頻率.因?yàn)殡姼衅鞒掷m(xù)導(dǎo)通,二極管可以去掉.電容器上的電壓波形是相似的,但放電波形將是一條直線.唯一問題是放電電感器和電容器的諧振頻率必須足夠高,這樣開關(guān)管上的瞬間峰值電壓將不會(huì)超過它的耐壓值.如果電容器和復(fù)位電感器的諧振頻率大于開關(guān)頻率,電容器上的電壓可以隨負(fù)載電流而變化.必須注意峰值電壓不能超過開關(guān)管的額定值.
  例:圖5a所示電路,開關(guān)管電流是10A,串聯(lián)電感器的值是40μH,因?yàn)殚_關(guān)頻率為100kHz,所以電感器的恢復(fù)時(shí)間選為10μs,電容器選為0.01μF.電容器的電壓變化值將是63V.恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)的電感器根據(jù)以上討論可大可小.
  圖5b所示的吸收網(wǎng)絡(luò)試圖解決稍不同于圖5a的問題.開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)兩個(gè)吸收網(wǎng)絡(luò)都控制流過開關(guān)管中的電流,但圖5b所示的能量恢復(fù)電路可補(bǔ)償二極管的關(guān)斷損耗.吸收網(wǎng)絡(luò)中的電感器存儲(chǔ)著二極管的反向恢復(fù)電荷,它可以使二極管工作在過壓條件下.圖5b中的吸收網(wǎng)絡(luò)循環(huán)使用這個(gè)能量.
  除工作在箝位狀態(tài)下以外,圖5b中的吸收網(wǎng)絡(luò)的能量恢復(fù)部分與圖3b的電壓吸收網(wǎng)絡(luò)一樣.開關(guān)管斷開時(shí)吸收網(wǎng)絡(luò)開始工作,主二極管D0傳輸電感器L0電流.當(dāng)開關(guān)管導(dǎo)通時(shí),電感器L1中的電流將斜線上升,流過D0的電流將沿斜線下降,最后將達(dá)到零而截止.D0兩端的電壓將不會(huì)改變,直到它完全截止.由于在短時(shí)間內(nèi)主電感器電流將不會(huì)做有效的變化,D0反向恢復(fù)電流隨著二極管的截止必須流入吸收網(wǎng)絡(luò)的電感器L1.一旦D0完全截止,因電感器L1中的電流大于主電感器L0中的電流,電感器L1將使二極管陽極電位為地電位.二極管關(guān)斷需要的能量存儲(chǔ)在吸收網(wǎng)絡(luò)的電感器中.圖5b的吸收網(wǎng)絡(luò)用于再利用存儲(chǔ)在電感器中剩余能量.在D0截止以后,電壓降至零,電容器C1通過二極管D1開始充電.電感器L1中的多余能量將轉(zhuǎn)移到電容器中.當(dāng)開關(guān)管關(guān)斷時(shí),主二極管D0將再次導(dǎo)通,吸收網(wǎng)絡(luò)放電電感器L2將給吸收網(wǎng)絡(luò)電容器反向充電.這樣就給下一個(gè)周期做準(zhǔn)備,因?yàn)槟芰炕謴?fù)網(wǎng)絡(luò)工作在箝位模式,電容相對較大,它兩端的電壓將較小.  例:和上個(gè)例子相同,如圖5b的電路.二極管反向恢復(fù)電流假定為05A的峰值,吸收電感器的值是40μH.能量將在10μs內(nèi)轉(zhuǎn)移到電容器中,所以電容值為001μF.二極管上的電壓將達(dá)到32V的峰值.恢復(fù)時(shí)間為2μs的復(fù)位電感器可以小些.注意復(fù)位時(shí)間為半個(gè)周期,所以公式為,復(fù)位電感器是40μH,但是它只承受05A的峰值電流.
6復(fù)位型無損電壓箝位變換器
  因?yàn)樵撾娐繁仨氂幸粋€(gè)變壓器,所以必須特別說明.該電路是工作在箝位模式下的電壓吸收網(wǎng)絡(luò),特別適用于推挽變換器.圖6所示為正激變換器電路.

圖6 正激變換器電路

圖7 正激變換器
圖6中的變壓器繞組N1是初級電源繞組.繞組N2是復(fù)位繞組,它控制電容器上的電壓并且提供正激變換器需要的磁芯復(fù)位.兩個(gè)繞組匝數(shù)相等,這樣限制變換器最大的占空比為50%.開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)電路開始工作,電容器通過復(fù)位繞組充電到VCC.當(dāng)開關(guān)管關(guān)斷時(shí),變壓器漏感和勵(lì)磁電感將使開關(guān)管電壓超過VCC.當(dāng)開關(guān)管兩端電壓達(dá)到二倍的VCC時(shí),二極管D1導(dǎo)通,變壓器漏感中的電流將被電容器和二極管箝位.復(fù)位繞組將通過二極管傳導(dǎo)勵(lì)磁電流,以致變壓器磁芯復(fù)位.當(dāng)開關(guān)管導(dǎo)通時(shí),電容器仍然維持從漏感中獲得的能量,將將向復(fù)位繞組放電,電壓將再次達(dá)到VCC.為了抑制電容器與繞組之間的諧振現(xiàn)象,需要給變壓器的復(fù)位繞組串聯(lián)一個(gè)小電阻器.電容器必須足夠大,以很小的電壓變化吸收漏感中的能量.二極管要能夠承受峰值電流,它的額定電壓至少應(yīng)是VCC的二倍.
7吸收二極管
  在電源變壓器中,一些二極管由開關(guān)管控制正向偏置,其它二極管反向偏置.正向偏置二極管常常受輸出電路中儲(chǔ)能元件的影響而自動(dòng)導(dǎo)通,而反向偏置二極管卻受儲(chǔ)能元件影響而自動(dòng)關(guān)斷.給二極管添加一個(gè)吸收網(wǎng)絡(luò),可以確保不會(huì)給開關(guān)管增加負(fù)荷.例如,給正激變換器的輸出端增加一個(gè)簡單的RC吸收網(wǎng)絡(luò),將會(huì)在開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)給開關(guān)管增加一個(gè)尖峰電流.然而為了抑制旁路二極管和變壓器漏感的反向電流產(chǎn)生振蕩,需要一個(gè)RC電路.
  圖7所示電路是包括兩個(gè)簡單RC電路的正激變換器,變壓器漏感也被明確表示出來.輸出端有兩個(gè)必須控制的諧振因子.第一個(gè)諧振電路由變壓器漏感、與輸出電感器、電容器和寄生電容器并聯(lián)的二極管電容器組成.D1截止時(shí),二極管D1中的恢復(fù)電流使電路導(dǎo)通.當(dāng)開關(guān)管導(dǎo)通時(shí),這個(gè)現(xiàn)象發(fā)生,所以必須使C1的值最小.通常情況下寄生電感最大,輸出部分的諧振頻率最小.因?yàn)樵谶@一點(diǎn)電壓漂移最小,吸收了C1和R1之間的諧振會(huì)使損耗最小.
  另一個(gè)諧振現(xiàn)象取決于變壓器漏感和D2的寄生電容.D2的陽極會(huì)因?yàn)榉聪蚧謴?fù)電流而振蕩.因?yàn)榧纳娙葺^小,這個(gè)諧振的頻率將大于其它諧振頻率.這樣就要求C2的值較小,使得R2消耗的功率最小.當(dāng)開關(guān)管關(guān)斷時(shí),這個(gè)電路開始工作.使用與D1串聯(lián)的電流吸收網(wǎng)絡(luò)可以控制二極管的截止.
8注意事項(xiàng)
  吸收網(wǎng)絡(luò)(特別是箝位吸收網(wǎng)絡(luò))中使用的元件的特性是非常重要的.吸收網(wǎng)絡(luò)中的電流變化率非常大,很小的寄生現(xiàn)象幾乎可以使吸收網(wǎng)絡(luò)完全失效.如果去掉升壓變換器中的一個(gè)箝位吸收網(wǎng)絡(luò),而升壓變換器在功率板的地層有25mm長的引線就可以產(chǎn)生一個(gè)足夠大的寄生電感,這個(gè)電感可以產(chǎn)生50MHz的大幅度振蕩.
  對印制板布線具有良好的經(jīng)驗(yàn)是非常重要的,而且設(shè)置地平面層是很必要的.為了抑制干擾,通過高頻電流的印制線必須遠(yuǎn)離印制線密集區(qū).
  吸收網(wǎng)絡(luò)一般不選用大功率二極管.最好選擇小功率二極管,因此,只需較小的散熱器.但使用的二極管除承受低的平均電流外還必須承受大的峰值電流.特別是在無損吸收網(wǎng)絡(luò)中,二極管需要有較低的恢復(fù)電荷.
  和電容器并聯(lián)的電感器必須最小化.吸收網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行正常時(shí),電感器的頻帶要盡可能寬.電感器本身參與并聯(lián)諧振,這個(gè)諧振是不能抑制的,必須通過改變繞組的結(jié)構(gòu)來減小繞組的寄生電容.采取層繞法的寄生電容最大,而分段繞和疊繞技術(shù)可以減小繞組的寄生電容.
  和電感器串聯(lián)的電容器必須最小化.為了減小電路的寄生電感,電容器常常并聯(lián).大電容器的串聯(lián)電感器可以和與它并聯(lián)的小電容器產(chǎn)生諧振,諧振電路將有較高的品質(zhì)因素Q.這一點(diǎn)也特別適用于升壓變換器中的輸出電容器、降壓變換器中的輸入電容器以及反激變換器中所有的電容器.
  RC阻尼網(wǎng)絡(luò)中使用的電阻器必須是低電感型的.無寄生電感的線繞電阻器通常有較大的自感,并將引起振蕩以及高頻處的過沖.可以給串聯(lián)型RC網(wǎng)絡(luò)并聯(lián)在一個(gè)線繞電阻器上來抑制線繞電阻器中的自感.
9結(jié)論
  一個(gè)合適的吸收網(wǎng)絡(luò)加強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性,使它比沒有吸收網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)更有效、更穩(wěn)定.恰當(dāng)?shù)奈站W(wǎng)絡(luò)可使系統(tǒng)在運(yùn)行超時(shí)甚至超過允許溫度條件下正常運(yùn)行.所以掌握和使用好吸收網(wǎng)絡(luò)是很值得的.


1068906727.htm
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回復(fù)
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2004-06-22 14:56
@大林電源
轉(zhuǎn)一貼無損吸收網(wǎng)絡(luò)在電源技術(shù)中的應(yīng)用!--ZT應(yīng)用資料無損吸收網(wǎng)絡(luò)在電源技術(shù)中的應(yīng)用方良楊浩重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院電工理論與新技術(shù)系(重慶400044)薛建平王學(xué)紀(jì)中國航天科技集團(tuán)771研究所(西安710075)1前言  無損吸收網(wǎng)絡(luò)也稱為諧振吸收網(wǎng)絡(luò).它能夠把從輸入或輸出電路中吸收的能量進(jìn)行再利用,或者傳輸給下一個(gè)周期.無損吸收網(wǎng)絡(luò)包括電流和電壓吸收網(wǎng)絡(luò)、上升沿與箝位二合一型電壓吸收網(wǎng)絡(luò).無損吸收網(wǎng)絡(luò)和有損吸收網(wǎng)絡(luò)的基本原理一致,但是普通的無損吸收網(wǎng)絡(luò)沒有衰減(即損耗功能),而為了抑制三次諧波常常在無損吸收網(wǎng)絡(luò)中使用小電阻器.2無損電壓吸收網(wǎng)絡(luò)  電壓吸收網(wǎng)絡(luò)通過把能量轉(zhuǎn)移到電容器中來控制電壓,而在有損吸收網(wǎng)絡(luò)中,這個(gè)能量從電容器中釋放出來并轉(zhuǎn)化為熱能.在無損吸收網(wǎng)絡(luò)中傳輸能量的方式,一種是反饋給電源,一種是傳輸給負(fù)載,或者使能量在吸收網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部循環(huán).本文僅介紹幾種無損電壓吸收網(wǎng)絡(luò)(諧振能量恢復(fù)電壓吸收網(wǎng)絡(luò))的基本類型.在一些應(yīng)用中,特別是與電流吸收網(wǎng)絡(luò)一起使用時(shí),無損電壓吸收網(wǎng)絡(luò)將變得非常復(fù)雜.3雙端電壓吸收網(wǎng)絡(luò)  該網(wǎng)絡(luò)的基本電路之一是由三個(gè)二極管、兩個(gè)電容器、一個(gè)電感器(3D-2C-1L)組成的電路,如圖1a所示.該網(wǎng)絡(luò)與一般開關(guān)電路的連接如圖1b所示.這個(gè)吸收網(wǎng)絡(luò)可以應(yīng)用到所有三相變換電路、降壓電路、升壓電路及降壓升壓電路中.這是一個(gè)上升沿控制型吸收網(wǎng)絡(luò),它不能用于箝位電路.通常情況下,兩個(gè)電容器的大小相同,兩個(gè)電容器和電感器的諧振頻率高于開關(guān)頻率.  為了理解吸收網(wǎng)絡(luò)的工作狀態(tài),假設(shè)圖1b中的開關(guān)管斷開,電感器電流流過主二極管,兩個(gè)電容器放電.當(dāng)開關(guān)管導(dǎo)通時(shí),吸收網(wǎng)絡(luò)必須復(fù)位.由于開關(guān)管導(dǎo)通時(shí),二極管D1和D2將關(guān)斷,吸收網(wǎng)絡(luò)電感器L1兩端施加電壓VCC.電流流過與電容器諧振的電感器,直到電流為零,此時(shí)與電感器串聯(lián)的二極管關(guān)斷,因此兩個(gè)電容器上的電壓被充到VCC,吸收網(wǎng)絡(luò)為開關(guān)管斷開做準(zhǔn)備.當(dāng)開關(guān)管斷開時(shí),所有流過主電感器的電流將流入兩個(gè)電容器.與電容器串聯(lián)的兩個(gè)二極管導(dǎo)通,使兩個(gè)電容器并聯(lián).兩個(gè)電容器控制開關(guān)管的電壓轉(zhuǎn)換速率.因電容器吸收了所有的電感器電流,開關(guān)管的關(guān)斷損耗非常小.當(dāng)電容器放電結(jié)束時(shí),主二極管箝位吸收網(wǎng)絡(luò)的電壓,為下一個(gè)周期開始做準(zhǔn)備.圖1雙端電壓吸收網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和與開關(guān)電路的連接  進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí),首先要知道開關(guān)管峰值電流的大小、VCC的最大值以及要求的開關(guān)管電壓上升時(shí)間.兩個(gè)并聯(lián)電容器的大小可以根據(jù)下式計(jì)算出.  2C=I·tr/VCC,式中C是其中一個(gè)電容器的值(C1與C2的大小相同),I是開關(guān)管的峰值電流,tr是要求的最大上升時(shí)間,VCC是最大的電源電壓.  電容器的充電時(shí)間是兩個(gè)電容器與一個(gè)電感器串聯(lián)的一個(gè)完整諧振周期的一半.這個(gè)時(shí)間周期必須小于預(yù)期的開關(guān)管導(dǎo)通的最小時(shí)間.否則,吸收網(wǎng)絡(luò)將不能完全復(fù)位,而且將增大開關(guān)管損耗.一旦知道了復(fù)位時(shí)間,電感量可根據(jù)下式計(jì)算:其中,L是吸收網(wǎng)絡(luò)的電感量,t是復(fù)位時(shí)間.  我們必須知道吸收網(wǎng)絡(luò)電感器中的峰值電流,這樣可以得到串聯(lián)電感器和二極管的大小,以便控制電流.根據(jù)一個(gè)周期內(nèi)的電感器和電容器中存儲(chǔ)能量相等得到峰值電流,公式為:.  其中,I是電感器中的峰值電流.一個(gè)重要因素是半正弦電流脈沖,當(dāng)開關(guān)管導(dǎo)通時(shí),它必須流經(jīng)開關(guān)管使吸收網(wǎng)絡(luò)復(fù)位.開關(guān)管必須可以根據(jù)負(fù)載電流調(diào)整這個(gè)電流.  實(shí)際應(yīng)用時(shí),可使一個(gè)電容器比另一個(gè)大10%~20%,以確保兩個(gè)電容器中至少有一個(gè)可以完全充電到VCC.這樣開關(guān)管的功率損耗和應(yīng)力會(huì)達(dá)到最小.  例如:一個(gè)開關(guān)管的電流是1.0A,電壓是400V,上升時(shí)間為400ns.每個(gè)電容器的值均為500pF,恢復(fù)時(shí)間是10μs,得到電感量為400μH,電感器中的峰值電流是316mA.注意,此時(shí)帶有一個(gè)小電容器的二極管的恢復(fù)電荷變得非常重要.這個(gè)二極管的速度必須非常快,并且有一個(gè)非常低的恢復(fù)電荷.流過二極管的平均電流很小,所以它們的功率不必太大.如果恢復(fù)電荷過大,電容器中儲(chǔ)存的能量將不能保證網(wǎng)絡(luò)在下一個(gè)周期復(fù)位.4三端吸收網(wǎng)絡(luò)  該網(wǎng)絡(luò)包括三個(gè)二極管、兩個(gè)電容器、一個(gè)電感器.它的工作狀態(tài)與雙端電路相似,三端吸收網(wǎng)絡(luò)如圖2a、圖2b所示.圖2c的電路表明了吸收網(wǎng)絡(luò)與一般變換器的連接關(guān)系.這個(gè)吸級網(wǎng)絡(luò)屬于上升沿控制型吸收網(wǎng)絡(luò),可以和降壓電路、升壓電路或者反激電路一起使用.參考圖2c,開關(guān)管斷開時(shí)電路開始工作,電容器C1放電,C2充電到VCC.主電感器L0中的電流流過主二極管D0.當(dāng)開關(guān)管導(dǎo)通時(shí),二極管D1、D2關(guān)斷.VCC施加到吸收網(wǎng)絡(luò)電感器L1的兩端.電流從C2通過L1和D3給C1充電.當(dāng)C2放電結(jié)束時(shí),C1充電到VCC,電感器L1中的電流為0.和電感器L1串聯(lián)的二極管D3截止.開關(guān)管關(guān)斷一段時(shí)間后,流過L0的電流流入吸收網(wǎng)絡(luò),通過D2給C2充電,C1通過D1放電,這樣來控制開關(guān)管電壓的上升沿.即使一個(gè)電容器正在充電,另一個(gè)電容器正在放電,兩個(gè)并聯(lián)的電容器也可以有效的工作.三端吸收網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)與前述的雙端吸收網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)基本上是一致的.41帶有中間電壓的電壓吸收網(wǎng)絡(luò)  圖3a所示的電壓吸收網(wǎng)絡(luò)要求一個(gè)中間電壓,這使得該網(wǎng)絡(luò)對于正激和反激變換器非常有用.這種吸收網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)三端網(wǎng)絡(luò),它可以用作上升沿控制型吸收網(wǎng)絡(luò)或者箝位型吸收網(wǎng)絡(luò).圖3b說明了該吸收網(wǎng)絡(luò)和一般變換器的連接關(guān)系.這個(gè)電路中,吸收網(wǎng)絡(luò)作為一個(gè)上升沿控制型吸收網(wǎng)絡(luò)工作.箝位式工作狀態(tài)的電路是相同的,只是元件值不同.這個(gè)電路通常與諧振能量恢復(fù)電流型吸收網(wǎng)絡(luò)一起使用.圖2三端吸收網(wǎng)絡(luò)及與變換器的連接圖3帶有中間電壓的電壓吸收網(wǎng)絡(luò)圖4電流吸收網(wǎng)絡(luò)的基本結(jié)構(gòu)及其與變換器的連接  開關(guān)管斷開時(shí)吸收網(wǎng)絡(luò)開始工作,電容器被充電到V1-V2.在一個(gè)降壓或者反激變換器中,這個(gè)電壓是輸入和輸出電壓之差.當(dāng)開關(guān)管導(dǎo)通時(shí),電容使L1上的電壓極性反相,L1和C1產(chǎn)生諧振,直到流過吸收網(wǎng)絡(luò)的電流為0或者二極管D1導(dǎo)通(D1導(dǎo)通后箝位電壓).圖3b中,電容器電壓將反相,但不會(huì)大于V2.當(dāng)開關(guān)管斷開時(shí),主電感器上的電流將流入電容器,通過D1并返回到V2,以此通過開關(guān)管控制電壓上升沿.當(dāng)電壓足夠高時(shí),可以使開關(guān)管導(dǎo)通,這時(shí)主二極管和電容器將充電到最初狀態(tài)(V1-V2).  如果圖3b中的V1-V2小于V2,復(fù)位結(jié)束時(shí),吸收網(wǎng)絡(luò)電容器上的電壓達(dá)不到V2.這時(shí),開關(guān)管處于零壓狀態(tài),但不會(huì)關(guān)斷.開關(guān)管將在中間電壓處斷開,中間電壓取決于D1導(dǎo)通時(shí)那一點(diǎn)的電壓.  這個(gè)吸收網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)過程與前面講的雙端無損吸收網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)過程相似.電容值C由公式I=C·dv/dt求得.式中I是開關(guān)管中的最大電流,dv/dt是開關(guān)的最大電壓變化率.電感值L取決于復(fù)位時(shí)間和電容的大小,L=4t2/Cπ2,t是電容器復(fù)位的時(shí)間,小于正常工作狀態(tài)下最小的脈沖寬度.  電感器中的峰值電流可以根據(jù)I2=CV2/L計(jì)算.  上式中的I是峰值電感電流,V是電容器的初始電壓并且等于圖3b中的(V1-V2).5無損電流吸收網(wǎng)絡(luò)  電流吸收網(wǎng)絡(luò)的基本原理是能量存儲(chǔ)在一個(gè)電感器中,這個(gè)電感器控制著開關(guān)管中電流的上升沿.無損電流吸收網(wǎng)絡(luò)和對應(yīng)的有損電流吸收網(wǎng)絡(luò)的基本功能是一樣的,與開關(guān)管串聯(lián)的電感器控制電流的上升沿.無損電流吸收網(wǎng)絡(luò)的每一個(gè)周期中電感器中存儲(chǔ)的能量都轉(zhuǎn)移到輸入端或者輸出端,否則,這些能量將被損耗.51反激復(fù)位電流吸收網(wǎng)絡(luò)  通過給電感器加一些繞組,可以把電感器中的能量轉(zhuǎn)移到任何地方并提供過壓保護(hù),這個(gè)保護(hù)是通過在開關(guān)管上設(shè)置導(dǎo)通率和恢復(fù)電壓實(shí)現(xiàn)的.圖4a所示為基本的吸收網(wǎng)絡(luò).圖4b和圖4c表示出把吸收網(wǎng)絡(luò)和一般變換器連接的兩種方法.具體的方法取決于電路是降壓變換器、反激變換器(圖4b)或者升壓變換器(圖4c).盡管其它連接方式可以把能量反饋到輸入端,通常情況下還是把能量轉(zhuǎn)移到負(fù)載中.  這種吸收網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)非常簡單.初級電感量和損耗網(wǎng)絡(luò)中的電感量相同.復(fù)位過程中,開關(guān)管兩端的電壓取決于開關(guān)管的導(dǎo)通率及電源或負(fù)載的電壓.  這類吸收網(wǎng)絡(luò)的主要問題是初次級電感器之間的漏感,它可能在開關(guān)管兩端引起一個(gè)大的電壓尖峰.該吸收網(wǎng)絡(luò)通常與上升和下降時(shí)間長的大功率變換器一起使用.也可以和上升沿控制型吸收網(wǎng)絡(luò)中的變換器一起使用.初次級電感器之間通常要加簡單的RC吸收網(wǎng)絡(luò).52諧振恢復(fù)電流型吸收網(wǎng)絡(luò)  圖5a所示電路由一般變換器和電流型吸收網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成.在這種吸收網(wǎng)絡(luò)中能量被轉(zhuǎn)換為變換器的電壓.在箝位狀態(tài)下,進(jìn)行吸收網(wǎng)絡(luò)中的能量恢復(fù).當(dāng)開關(guān)管斷開時(shí)能量被恢復(fù),開關(guān)管兩端的電壓(輸入電壓或輸出電壓)被箝位在變換器中的最高電壓.很明顯,一個(gè)簡單二極管可以取代RLD網(wǎng)絡(luò),所以必須有充分使用RLD網(wǎng)絡(luò)的理由.RLD網(wǎng)絡(luò)的作用是使吸收網(wǎng)絡(luò)電感器中實(shí)際流過的電流盡快地減小到零.如果使用一個(gè)簡單的二極管,開關(guān)管將被箝位,但是吸收網(wǎng)絡(luò)的電感器兩端沒有電壓,所以二極管將繼續(xù)導(dǎo)通,直到開關(guān)管再次導(dǎo)通,這時(shí)二極管作為一個(gè)電流吸收部件將不起作用.圖5諧振恢復(fù)電流型吸收網(wǎng)絡(luò)  圖5a中的吸收網(wǎng)絡(luò)為每一個(gè)周期中吸收電感器中電流復(fù)位為零提供電壓.開關(guān)管電壓在其關(guān)斷時(shí)箝位是這個(gè)電路的又一個(gè)優(yōu)點(diǎn).吸收電容器應(yīng)該較小,因?yàn)槲针姼衅髂芰孔兓瘯r(shí)電容器電壓會(huì)有相應(yīng)的變化.電容器上的電壓的變化使得電感器電流復(fù)位到零.可以利用電感器與電容器之間的能量存儲(chǔ)關(guān)系計(jì)算電容的大小,即C=LI2/V2  式中,C是吸收網(wǎng)絡(luò)中的電容量,L是電感量,I是開關(guān)管關(guān)斷時(shí)的電流,V是電容器上的電壓變化量.注意電容較小時(shí),電壓較大,電感器復(fù)位較快.  復(fù)位時(shí)間大約是一個(gè)諧振周期的四分之一,式中,t是復(fù)位時(shí)間,L是吸收網(wǎng)絡(luò)中的電感,C是電容.  用于使電容器放電的電感器可大可小.如果其值較小,諧振頻率比開關(guān)頻率小.為了抑制半個(gè)周期的諧振現(xiàn)象,串聯(lián)二極管是非常必要的.L和C諧振將使電容器放電,在放電周期的最后,電容器電壓將遠(yuǎn)低于正常值,如同在開始時(shí)高于正常值一樣.電感量大意味著諧振頻率高于開關(guān)頻率.因?yàn)殡姼衅鞒掷m(xù)導(dǎo)通,二極管可以去掉.電容器上的電壓波形是相似的,但放電波形將是一條直線.唯一問題是放電電感器和電容器的諧振頻率必須足夠高,這樣開關(guān)管上的瞬間峰值電壓將不會(huì)超過它的耐壓值.如果電容器和復(fù)位電感器的諧振頻率大于開關(guān)頻率,電容器上的電壓可以隨負(fù)載電流而變化.必須注意峰值電壓不能超過開關(guān)管的額定值.  例:圖5a所示電路,開關(guān)管電流是10A,串聯(lián)電感器的值是40μH,因?yàn)殚_關(guān)頻率為100kHz,所以電感器的恢復(fù)時(shí)間選為10μs,電容器選為0.01μF.電容器的電壓變化值將是63V.恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)的電感器根據(jù)以上討論可大可小.  圖5b所示的吸收網(wǎng)絡(luò)試圖解決稍不同于圖5a的問題.開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)兩個(gè)吸收網(wǎng)絡(luò)都控制流過開關(guān)管中的電流,但圖5b所示的能量恢復(fù)電路可補(bǔ)償二極管的關(guān)斷損耗.吸收網(wǎng)絡(luò)中的電感器存儲(chǔ)著二極管的反向恢復(fù)電荷,它可以使二極管工作在過壓條件下.圖5b中的吸收網(wǎng)絡(luò)循環(huán)使用這個(gè)能量.  除工作在箝位狀態(tài)下以外,圖5b中的吸收網(wǎng)絡(luò)的能量恢復(fù)部分與圖3b的電壓吸收網(wǎng)絡(luò)一樣.開關(guān)管斷開時(shí)吸收網(wǎng)絡(luò)開始工作,主二極管D0傳輸電感器L0電流.當(dāng)開關(guān)管導(dǎo)通時(shí),電感器L1中的電流將斜線上升,流過D0的電流將沿斜線下降,最后將達(dá)到零而截止.D0兩端的電壓將不會(huì)改變,直到它完全截止.由于在短時(shí)間內(nèi)主電感器電流將不會(huì)做有效的變化,D0反向恢復(fù)電流隨著二極管的截止必須流入吸收網(wǎng)絡(luò)的電感器L1.一旦D0完全截止,因電感器L1中的電流大于主電感器L0中的電流,電感器L1將使二極管陽極電位為地電位.二極管關(guān)斷需要的能量存儲(chǔ)在吸收網(wǎng)絡(luò)的電感器中.圖5b的吸收網(wǎng)絡(luò)用于再利用存儲(chǔ)在電感器中剩余能量.在D0截止以后,電壓降至零,電容器C1通過二極管D1開始充電.電感器L1中的多余能量將轉(zhuǎn)移到電容器中.當(dāng)開關(guān)管關(guān)斷時(shí),主二極管D0將再次導(dǎo)通,吸收網(wǎng)絡(luò)放電電感器L2將給吸收網(wǎng)絡(luò)電容器反向充電.這樣就給下一個(gè)周期做準(zhǔn)備,因?yàn)槟芰炕謴?fù)網(wǎng)絡(luò)工作在箝位模式,電容相對較大,它兩端的電壓將較小.  例:和上個(gè)例子相同,如圖5b的電路.二極管反向恢復(fù)電流假定為05A的峰值,吸收電感器的值是40μH.能量將在10μs內(nèi)轉(zhuǎn)移到電容器中,所以電容值為001μF.二極管上的電壓將達(dá)到32V的峰值.恢復(fù)時(shí)間為2μs的復(fù)位電感器可以小些.注意復(fù)位時(shí)間為半個(gè)周期,所以公式為,復(fù)位電感器是40μH,但是它只承受05A的峰值電流.6復(fù)位型無損電壓箝位變換器  因?yàn)樵撾娐繁仨氂幸粋€(gè)變壓器,所以必須特別說明.該電路是工作在箝位模式下的電壓吸收網(wǎng)絡(luò),特別適用于推挽變換器.圖6所示為正激變換器電路.圖6正激變換器電路圖7正激變換器圖6中的變壓器繞組N1是初級電源繞組.繞組N2是復(fù)位繞組,它控制電容器上的電壓并且提供正激變換器需要的磁芯復(fù)位.兩個(gè)繞組匝數(shù)相等,這樣限制變換器最大的占空比為50%.開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)電路開始工作,電容器通過復(fù)位繞組充電到VCC.當(dāng)開關(guān)管關(guān)斷時(shí),變壓器漏感和勵(lì)磁電感將使開關(guān)管電壓超過VCC.當(dāng)開關(guān)管兩端電壓達(dá)到二倍的VCC時(shí),二極管D1導(dǎo)通,變壓器漏感中的電流將被電容器和二極管箝位.復(fù)位繞組將通過二極管傳導(dǎo)勵(lì)磁電流,以致變壓器磁芯復(fù)位.當(dāng)開關(guān)管導(dǎo)通時(shí),電容器仍然維持從漏感中獲得的能量,將將向復(fù)位繞組放電,電壓將再次達(dá)到VCC.為了抑制電容器與繞組之間的諧振現(xiàn)象,需要給變壓器的復(fù)位繞組串聯(lián)一個(gè)小電阻器.電容器必須足夠大,以很小的電壓變化吸收漏感中的能量.二極管要能夠承受峰值電流,它的額定電壓至少應(yīng)是VCC的二倍.7吸收二極管  在電源變壓器中,一些二極管由開關(guān)管控制正向偏置,其它二極管反向偏置.正向偏置二極管常常受輸出電路中儲(chǔ)能元件的影響而自動(dòng)導(dǎo)通,而反向偏置二極管卻受儲(chǔ)能元件影響而自動(dòng)關(guān)斷.給二極管添加一個(gè)吸收網(wǎng)絡(luò),可以確保不會(huì)給開關(guān)管增加負(fù)荷.例如,給正激變換器的輸出端增加一個(gè)簡單的RC吸收網(wǎng)絡(luò),將會(huì)在開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)給開關(guān)管增加一個(gè)尖峰電流.然而為了抑制旁路二極管和變壓器漏感的反向電流產(chǎn)生振蕩,需要一個(gè)RC電路.  圖7所示電路是包括兩個(gè)簡單RC電路的正激變換器,變壓器漏感也被明確表示出來.輸出端有兩個(gè)必須控制的諧振因子.第一個(gè)諧振電路由變壓器漏感、與輸出電感器、電容器和寄生電容器并聯(lián)的二極管電容器組成.D1截止時(shí),二極管D1中的恢復(fù)電流使電路導(dǎo)通.當(dāng)開關(guān)管導(dǎo)通時(shí),這個(gè)現(xiàn)象發(fā)生,所以必須使C1的值最小.通常情況下寄生電感最大,輸出部分的諧振頻率最小.因?yàn)樵谶@一點(diǎn)電壓漂移最小,吸收了C1和R1之間的諧振會(huì)使損耗最小.  另一個(gè)諧振現(xiàn)象取決于變壓器漏感和D2的寄生電容.D2的陽極會(huì)因?yàn)榉聪蚧謴?fù)電流而振蕩.因?yàn)榧纳娙葺^小,這個(gè)諧振的頻率將大于其它諧振頻率.這樣就要求C2的值較小,使得R2消耗的功率最小.當(dāng)開關(guān)管關(guān)斷時(shí),這個(gè)電路開始工作.使用與D1串聯(lián)的電流吸收網(wǎng)絡(luò)可以控制二極管的截止.8注意事項(xiàng)  吸收網(wǎng)絡(luò)(特別是箝位吸收網(wǎng)絡(luò))中使用的元件的特性是非常重要的.吸收網(wǎng)絡(luò)中的電流變化率非常大,很小的寄生現(xiàn)象幾乎可以使吸收網(wǎng)絡(luò)完全失效.如果去掉升壓變換器中的一個(gè)箝位吸收網(wǎng)絡(luò),而升壓變換器在功率板的地層有25mm長的引線就可以產(chǎn)生一個(gè)足夠大的寄生電感,這個(gè)電感可以產(chǎn)生50MHz的大幅度振蕩.  對印制板布線具有良好的經(jīng)驗(yàn)是非常重要的,而且設(shè)置地平面層是很必要的.為了抑制干擾,通過高頻電流的印制線必須遠(yuǎn)離印制線密集區(qū).  吸收網(wǎng)絡(luò)一般不選用大功率二極管.最好選擇小功率二極管,因此,只需較小的散熱器.但使用的二極管除承受低的平均電流外還必須承受大的峰值電流.特別是在無損吸收網(wǎng)絡(luò)中,二極管需要有較低的恢復(fù)電荷.  和電容器并聯(lián)的電感器必須最小化.吸收網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行正常時(shí),電感器的頻帶要盡可能寬.電感器本身參與并聯(lián)諧振,這個(gè)諧振是不能抑制的,必須通過改變繞組的結(jié)構(gòu)來減小繞組的寄生電容.采取層繞法的寄生電容最大,而分段繞和疊繞技術(shù)可以減小繞組的寄生電容.  和電感器串聯(lián)的電容器必須最小化.為了減小電路的寄生電感,電容器常常并聯(lián).大電容器的串聯(lián)電感器可以和與它并聯(lián)的小電容器產(chǎn)生諧振,諧振電路將有較高的品質(zhì)因素Q.這一點(diǎn)也特別適用于升壓變換器中的輸出電容器、降壓變換器中的輸入電容器以及反激變換器中所有的電容器.  RC阻尼網(wǎng)絡(luò)中使用的電阻器必須是低電感型的.無寄生電感的線繞電阻器通常有較大的自感,并將引起振蕩以及高頻處的過沖.可以給串聯(lián)型RC網(wǎng)絡(luò)并聯(lián)在一個(gè)線繞電阻器上來抑制線繞電阻器中的自感.9結(jié)論  一個(gè)合適的吸收網(wǎng)絡(luò)加強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性,使它比沒有吸收網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)更有效、更穩(wěn)定.恰當(dāng)?shù)奈站W(wǎng)絡(luò)可使系統(tǒng)在運(yùn)行超時(shí)甚至超過允許溫度條件下正常運(yùn)行.所以掌握和使用好吸收網(wǎng)絡(luò)是很值得的.1068906727.htm
在貼子中怎么看不到圖,能不能再傳一次,謝謝
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回復(fù)
2004-06-22 15:59
@大林電源
圖片3APFCPCB[圖片]500){this.resized=true;this.width=500;this.alt='這是一張縮略圖,點(diǎn)擊可放大。\n按住CTRL,滾動(dòng)鼠標(biāo)滾輪可自由縮放';this.style.cursor='hand'}"onclick="if(!this.resized){returntrue;}else{window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/0/1068906208.jpg');}"onmousewheel="returnimgzoom(this);">
大林說錯(cuò)了吧,是第一張圖的左上方和第二張圖右下方的電感才是吧?
第一張圖右上方的電感AC輸入端濾波器的差模和共模電感.
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ykfly
LV.4
20
2004-06-23 23:27
@
在貼子中怎么看不到圖,能不能再傳一次,謝謝
是看不到圖
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szrg
LV.7
21
2004-06-24 21:18
@乞力馬扎羅的雪
大林說錯(cuò)了吧,是第一張圖的左上方和第二張圖右下方的電感才是吧?第一張圖右上方的電感AC輸入端濾波器的差模和共模電感.
先頂一下
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xiao3
LV.2
22
2004-07-30 16:59
@大林電源
轉(zhuǎn)一貼無損吸收網(wǎng)絡(luò)在電源技術(shù)中的應(yīng)用!--ZT應(yīng)用資料無損吸收網(wǎng)絡(luò)在電源技術(shù)中的應(yīng)用方良楊浩重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院電工理論與新技術(shù)系(重慶400044)薛建平王學(xué)紀(jì)中國航天科技集團(tuán)771研究所(西安710075)1前言  無損吸收網(wǎng)絡(luò)也稱為諧振吸收網(wǎng)絡(luò).它能夠把從輸入或輸出電路中吸收的能量進(jìn)行再利用,或者傳輸給下一個(gè)周期.無損吸收網(wǎng)絡(luò)包括電流和電壓吸收網(wǎng)絡(luò)、上升沿與箝位二合一型電壓吸收網(wǎng)絡(luò).無損吸收網(wǎng)絡(luò)和有損吸收網(wǎng)絡(luò)的基本原理一致,但是普通的無損吸收網(wǎng)絡(luò)沒有衰減(即損耗功能),而為了抑制三次諧波常常在無損吸收網(wǎng)絡(luò)中使用小電阻器.2無損電壓吸收網(wǎng)絡(luò)  電壓吸收網(wǎng)絡(luò)通過把能量轉(zhuǎn)移到電容器中來控制電壓,而在有損吸收網(wǎng)絡(luò)中,這個(gè)能量從電容器中釋放出來并轉(zhuǎn)化為熱能.在無損吸收網(wǎng)絡(luò)中傳輸能量的方式,一種是反饋給電源,一種是傳輸給負(fù)載,或者使能量在吸收網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部循環(huán).本文僅介紹幾種無損電壓吸收網(wǎng)絡(luò)(諧振能量恢復(fù)電壓吸收網(wǎng)絡(luò))的基本類型.在一些應(yīng)用中,特別是與電流吸收網(wǎng)絡(luò)一起使用時(shí),無損電壓吸收網(wǎng)絡(luò)將變得非常復(fù)雜.3雙端電壓吸收網(wǎng)絡(luò)  該網(wǎng)絡(luò)的基本電路之一是由三個(gè)二極管、兩個(gè)電容器、一個(gè)電感器(3D-2C-1L)組成的電路,如圖1a所示.該網(wǎng)絡(luò)與一般開關(guān)電路的連接如圖1b所示.這個(gè)吸收網(wǎng)絡(luò)可以應(yīng)用到所有三相變換電路、降壓電路、升壓電路及降壓升壓電路中.這是一個(gè)上升沿控制型吸收網(wǎng)絡(luò),它不能用于箝位電路.通常情況下,兩個(gè)電容器的大小相同,兩個(gè)電容器和電感器的諧振頻率高于開關(guān)頻率.  為了理解吸收網(wǎng)絡(luò)的工作狀態(tài),假設(shè)圖1b中的開關(guān)管斷開,電感器電流流過主二極管,兩個(gè)電容器放電.當(dāng)開關(guān)管導(dǎo)通時(shí),吸收網(wǎng)絡(luò)必須復(fù)位.由于開關(guān)管導(dǎo)通時(shí),二極管D1和D2將關(guān)斷,吸收網(wǎng)絡(luò)電感器L1兩端施加電壓VCC.電流流過與電容器諧振的電感器,直到電流為零,此時(shí)與電感器串聯(lián)的二極管關(guān)斷,因此兩個(gè)電容器上的電壓被充到VCC,吸收網(wǎng)絡(luò)為開關(guān)管斷開做準(zhǔn)備.當(dāng)開關(guān)管斷開時(shí),所有流過主電感器的電流將流入兩個(gè)電容器.與電容器串聯(lián)的兩個(gè)二極管導(dǎo)通,使兩個(gè)電容器并聯(lián).兩個(gè)電容器控制開關(guān)管的電壓轉(zhuǎn)換速率.因電容器吸收了所有的電感器電流,開關(guān)管的關(guān)斷損耗非常小.當(dāng)電容器放電結(jié)束時(shí),主二極管箝位吸收網(wǎng)絡(luò)的電壓,為下一個(gè)周期開始做準(zhǔn)備.圖1雙端電壓吸收網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和與開關(guān)電路的連接  進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí),首先要知道開關(guān)管峰值電流的大小、VCC的最大值以及要求的開關(guān)管電壓上升時(shí)間.兩個(gè)并聯(lián)電容器的大小可以根據(jù)下式計(jì)算出.  2C=I·tr/VCC,式中C是其中一個(gè)電容器的值(C1與C2的大小相同),I是開關(guān)管的峰值電流,tr是要求的最大上升時(shí)間,VCC是最大的電源電壓.  電容器的充電時(shí)間是兩個(gè)電容器與一個(gè)電感器串聯(lián)的一個(gè)完整諧振周期的一半.這個(gè)時(shí)間周期必須小于預(yù)期的開關(guān)管導(dǎo)通的最小時(shí)間.否則,吸收網(wǎng)絡(luò)將不能完全復(fù)位,而且將增大開關(guān)管損耗.一旦知道了復(fù)位時(shí)間,電感量可根據(jù)下式計(jì)算:其中,L是吸收網(wǎng)絡(luò)的電感量,t是復(fù)位時(shí)間.  我們必須知道吸收網(wǎng)絡(luò)電感器中的峰值電流,這樣可以得到串聯(lián)電感器和二極管的大小,以便控制電流.根據(jù)一個(gè)周期內(nèi)的電感器和電容器中存儲(chǔ)能量相等得到峰值電流,公式為:.  其中,I是電感器中的峰值電流.一個(gè)重要因素是半正弦電流脈沖,當(dāng)開關(guān)管導(dǎo)通時(shí),它必須流經(jīng)開關(guān)管使吸收網(wǎng)絡(luò)復(fù)位.開關(guān)管必須可以根據(jù)負(fù)載電流調(diào)整這個(gè)電流.  實(shí)際應(yīng)用時(shí),可使一個(gè)電容器比另一個(gè)大10%~20%,以確保兩個(gè)電容器中至少有一個(gè)可以完全充電到VCC.這樣開關(guān)管的功率損耗和應(yīng)力會(huì)達(dá)到最小.  例如:一個(gè)開關(guān)管的電流是1.0A,電壓是400V,上升時(shí)間為400ns.每個(gè)電容器的值均為500pF,恢復(fù)時(shí)間是10μs,得到電感量為400μH,電感器中的峰值電流是316mA.注意,此時(shí)帶有一個(gè)小電容器的二極管的恢復(fù)電荷變得非常重要.這個(gè)二極管的速度必須非???并且有一個(gè)非常低的恢復(fù)電荷.流過二極管的平均電流很小,所以它們的功率不必太大.如果恢復(fù)電荷過大,電容器中儲(chǔ)存的能量將不能保證網(wǎng)絡(luò)在下一個(gè)周期復(fù)位.4三端吸收網(wǎng)絡(luò)  該網(wǎng)絡(luò)包括三個(gè)二極管、兩個(gè)電容器、一個(gè)電感器.它的工作狀態(tài)與雙端電路相似,三端吸收網(wǎng)絡(luò)如圖2a、圖2b所示.圖2c的電路表明了吸收網(wǎng)絡(luò)與一般變換器的連接關(guān)系.這個(gè)吸級網(wǎng)絡(luò)屬于上升沿控制型吸收網(wǎng)絡(luò),可以和降壓電路、升壓電路或者反激電路一起使用.參考圖2c,開關(guān)管斷開時(shí)電路開始工作,電容器C1放電,C2充電到VCC.主電感器L0中的電流流過主二極管D0.當(dāng)開關(guān)管導(dǎo)通時(shí),二極管D1、D2關(guān)斷.VCC施加到吸收網(wǎng)絡(luò)電感器L1的兩端.電流從C2通過L1和D3給C1充電.當(dāng)C2放電結(jié)束時(shí),C1充電到VCC,電感器L1中的電流為0.和電感器L1串聯(lián)的二極管D3截止.開關(guān)管關(guān)斷一段時(shí)間后,流過L0的電流流入吸收網(wǎng)絡(luò),通過D2給C2充電,C1通過D1放電,這樣來控制開關(guān)管電壓的上升沿.即使一個(gè)電容器正在充電,另一個(gè)電容器正在放電,兩個(gè)并聯(lián)的電容器也可以有效的工作.三端吸收網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)與前述的雙端吸收網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)基本上是一致的.41帶有中間電壓的電壓吸收網(wǎng)絡(luò)  圖3a所示的電壓吸收網(wǎng)絡(luò)要求一個(gè)中間電壓,這使得該網(wǎng)絡(luò)對于正激和反激變換器非常有用.這種吸收網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)三端網(wǎng)絡(luò),它可以用作上升沿控制型吸收網(wǎng)絡(luò)或者箝位型吸收網(wǎng)絡(luò).圖3b說明了該吸收網(wǎng)絡(luò)和一般變換器的連接關(guān)系.這個(gè)電路中,吸收網(wǎng)絡(luò)作為一個(gè)上升沿控制型吸收網(wǎng)絡(luò)工作.箝位式工作狀態(tài)的電路是相同的,只是元件值不同.這個(gè)電路通常與諧振能量恢復(fù)電流型吸收網(wǎng)絡(luò)一起使用.圖2三端吸收網(wǎng)絡(luò)及與變換器的連接圖3帶有中間電壓的電壓吸收網(wǎng)絡(luò)圖4電流吸收網(wǎng)絡(luò)的基本結(jié)構(gòu)及其與變換器的連接  開關(guān)管斷開時(shí)吸收網(wǎng)絡(luò)開始工作,電容器被充電到V1-V2.在一個(gè)降壓或者反激變換器中,這個(gè)電壓是輸入和輸出電壓之差.當(dāng)開關(guān)管導(dǎo)通時(shí),電容使L1上的電壓極性反相,L1和C1產(chǎn)生諧振,直到流過吸收網(wǎng)絡(luò)的電流為0或者二極管D1導(dǎo)通(D1導(dǎo)通后箝位電壓).圖3b中,電容器電壓將反相,但不會(huì)大于V2.當(dāng)開關(guān)管斷開時(shí),主電感器上的電流將流入電容器,通過D1并返回到V2,以此通過開關(guān)管控制電壓上升沿.當(dāng)電壓足夠高時(shí),可以使開關(guān)管導(dǎo)通,這時(shí)主二極管和電容器將充電到最初狀態(tài)(V1-V2).  如果圖3b中的V1-V2小于V2,復(fù)位結(jié)束時(shí),吸收網(wǎng)絡(luò)電容器上的電壓達(dá)不到V2.這時(shí),開關(guān)管處于零壓狀態(tài),但不會(huì)關(guān)斷.開關(guān)管將在中間電壓處斷開,中間電壓取決于D1導(dǎo)通時(shí)那一點(diǎn)的電壓.  這個(gè)吸收網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)過程與前面講的雙端無損吸收網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)過程相似.電容值C由公式I=C·dv/dt求得.式中I是開關(guān)管中的最大電流,dv/dt是開關(guān)的最大電壓變化率.電感值L取決于復(fù)位時(shí)間和電容的大小,L=4t2/Cπ2,t是電容器復(fù)位的時(shí)間,小于正常工作狀態(tài)下最小的脈沖寬度.  電感器中的峰值電流可以根據(jù)I2=CV2/L計(jì)算.  上式中的I是峰值電感電流,V是電容器的初始電壓并且等于圖3b中的(V1-V2).5無損電流吸收網(wǎng)絡(luò)  電流吸收網(wǎng)絡(luò)的基本原理是能量存儲(chǔ)在一個(gè)電感器中,這個(gè)電感器控制著開關(guān)管中電流的上升沿.無損電流吸收網(wǎng)絡(luò)和對應(yīng)的有損電流吸收網(wǎng)絡(luò)的基本功能是一樣的,與開關(guān)管串聯(lián)的電感器控制電流的上升沿.無損電流吸收網(wǎng)絡(luò)的每一個(gè)周期中電感器中存儲(chǔ)的能量都轉(zhuǎn)移到輸入端或者輸出端,否則,這些能量將被損耗.51反激復(fù)位電流吸收網(wǎng)絡(luò)  通過給電感器加一些繞組,可以把電感器中的能量轉(zhuǎn)移到任何地方并提供過壓保護(hù),這個(gè)保護(hù)是通過在開關(guān)管上設(shè)置導(dǎo)通率和恢復(fù)電壓實(shí)現(xiàn)的.圖4a所示為基本的吸收網(wǎng)絡(luò).圖4b和圖4c表示出把吸收網(wǎng)絡(luò)和一般變換器連接的兩種方法.具體的方法取決于電路是降壓變換器、反激變換器(圖4b)或者升壓變換器(圖4c).盡管其它連接方式可以把能量反饋到輸入端,通常情況下還是把能量轉(zhuǎn)移到負(fù)載中.  這種吸收網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)非常簡單.初級電感量和損耗網(wǎng)絡(luò)中的電感量相同.復(fù)位過程中,開關(guān)管兩端的電壓取決于開關(guān)管的導(dǎo)通率及電源或負(fù)載的電壓.  這類吸收網(wǎng)絡(luò)的主要問題是初次級電感器之間的漏感,它可能在開關(guān)管兩端引起一個(gè)大的電壓尖峰.該吸收網(wǎng)絡(luò)通常與上升和下降時(shí)間長的大功率變換器一起使用.也可以和上升沿控制型吸收網(wǎng)絡(luò)中的變換器一起使用.初次級電感器之間通常要加簡單的RC吸收網(wǎng)絡(luò).52諧振恢復(fù)電流型吸收網(wǎng)絡(luò)  圖5a所示電路由一般變換器和電流型吸收網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成.在這種吸收網(wǎng)絡(luò)中能量被轉(zhuǎn)換為變換器的電壓.在箝位狀態(tài)下,進(jìn)行吸收網(wǎng)絡(luò)中的能量恢復(fù).當(dāng)開關(guān)管斷開時(shí)能量被恢復(fù),開關(guān)管兩端的電壓(輸入電壓或輸出電壓)被箝位在變換器中的最高電壓.很明顯,一個(gè)簡單二極管可以取代RLD網(wǎng)絡(luò),所以必須有充分使用RLD網(wǎng)絡(luò)的理由.RLD網(wǎng)絡(luò)的作用是使吸收網(wǎng)絡(luò)電感器中實(shí)際流過的電流盡快地減小到零.如果使用一個(gè)簡單的二極管,開關(guān)管將被箝位,但是吸收網(wǎng)絡(luò)的電感器兩端沒有電壓,所以二極管將繼續(xù)導(dǎo)通,直到開關(guān)管再次導(dǎo)通,這時(shí)二極管作為一個(gè)電流吸收部件將不起作用.圖5諧振恢復(fù)電流型吸收網(wǎng)絡(luò)  圖5a中的吸收網(wǎng)絡(luò)為每一個(gè)周期中吸收電感器中電流復(fù)位為零提供電壓.開關(guān)管電壓在其關(guān)斷時(shí)箝位是這個(gè)電路的又一個(gè)優(yōu)點(diǎn).吸收電容器應(yīng)該較小,因?yàn)槲针姼衅髂芰孔兓瘯r(shí)電容器電壓會(huì)有相應(yīng)的變化.電容器上的電壓的變化使得電感器電流復(fù)位到零.可以利用電感器與電容器之間的能量存儲(chǔ)關(guān)系計(jì)算電容的大小,即C=LI2/V2  式中,C是吸收網(wǎng)絡(luò)中的電容量,L是電感量,I是開關(guān)管關(guān)斷時(shí)的電流,V是電容器上的電壓變化量.注意電容較小時(shí),電壓較大,電感器復(fù)位較快.  復(fù)位時(shí)間大約是一個(gè)諧振周期的四分之一,式中,t是復(fù)位時(shí)間,L是吸收網(wǎng)絡(luò)中的電感,C是電容.  用于使電容器放電的電感器可大可小.如果其值較小,諧振頻率比開關(guān)頻率小.為了抑制半個(gè)周期的諧振現(xiàn)象,串聯(lián)二極管是非常必要的.L和C諧振將使電容器放電,在放電周期的最后,電容器電壓將遠(yuǎn)低于正常值,如同在開始時(shí)高于正常值一樣.電感量大意味著諧振頻率高于開關(guān)頻率.因?yàn)殡姼衅鞒掷m(xù)導(dǎo)通,二極管可以去掉.電容器上的電壓波形是相似的,但放電波形將是一條直線.唯一問題是放電電感器和電容器的諧振頻率必須足夠高,這樣開關(guān)管上的瞬間峰值電壓將不會(huì)超過它的耐壓值.如果電容器和復(fù)位電感器的諧振頻率大于開關(guān)頻率,電容器上的電壓可以隨負(fù)載電流而變化.必須注意峰值電壓不能超過開關(guān)管的額定值.  例:圖5a所示電路,開關(guān)管電流是10A,串聯(lián)電感器的值是40μH,因?yàn)殚_關(guān)頻率為100kHz,所以電感器的恢復(fù)時(shí)間選為10μs,電容器選為0.01μF.電容器的電壓變化值將是63V.恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)的電感器根據(jù)以上討論可大可小.  圖5b所示的吸收網(wǎng)絡(luò)試圖解決稍不同于圖5a的問題.開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)兩個(gè)吸收網(wǎng)絡(luò)都控制流過開關(guān)管中的電流,但圖5b所示的能量恢復(fù)電路可補(bǔ)償二極管的關(guān)斷損耗.吸收網(wǎng)絡(luò)中的電感器存儲(chǔ)著二極管的反向恢復(fù)電荷,它可以使二極管工作在過壓條件下.圖5b中的吸收網(wǎng)絡(luò)循環(huán)使用這個(gè)能量.  除工作在箝位狀態(tài)下以外,圖5b中的吸收網(wǎng)絡(luò)的能量恢復(fù)部分與圖3b的電壓吸收網(wǎng)絡(luò)一樣.開關(guān)管斷開時(shí)吸收網(wǎng)絡(luò)開始工作,主二極管D0傳輸電感器L0電流.當(dāng)開關(guān)管導(dǎo)通時(shí),電感器L1中的電流將斜線上升,流過D0的電流將沿斜線下降,最后將達(dá)到零而截止.D0兩端的電壓將不會(huì)改變,直到它完全截止.由于在短時(shí)間內(nèi)主電感器電流將不會(huì)做有效的變化,D0反向恢復(fù)電流隨著二極管的截止必須流入吸收網(wǎng)絡(luò)的電感器L1.一旦D0完全截止,因電感器L1中的電流大于主電感器L0中的電流,電感器L1將使二極管陽極電位為地電位.二極管關(guān)斷需要的能量存儲(chǔ)在吸收網(wǎng)絡(luò)的電感器中.圖5b的吸收網(wǎng)絡(luò)用于再利用存儲(chǔ)在電感器中剩余能量.在D0截止以后,電壓降至零,電容器C1通過二極管D1開始充電.電感器L1中的多余能量將轉(zhuǎn)移到電容器中.當(dāng)開關(guān)管關(guān)斷時(shí),主二極管D0將再次導(dǎo)通,吸收網(wǎng)絡(luò)放電電感器L2將給吸收網(wǎng)絡(luò)電容器反向充電.這樣就給下一個(gè)周期做準(zhǔn)備,因?yàn)槟芰炕謴?fù)網(wǎng)絡(luò)工作在箝位模式,電容相對較大,它兩端的電壓將較小.  例:和上個(gè)例子相同,如圖5b的電路.二極管反向恢復(fù)電流假定為05A的峰值,吸收電感器的值是40μH.能量將在10μs內(nèi)轉(zhuǎn)移到電容器中,所以電容值為001μF.二極管上的電壓將達(dá)到32V的峰值.恢復(fù)時(shí)間為2μs的復(fù)位電感器可以小些.注意復(fù)位時(shí)間為半個(gè)周期,所以公式為,復(fù)位電感器是40μH,但是它只承受05A的峰值電流.6復(fù)位型無損電壓箝位變換器  因?yàn)樵撾娐繁仨氂幸粋€(gè)變壓器,所以必須特別說明.該電路是工作在箝位模式下的電壓吸收網(wǎng)絡(luò),特別適用于推挽變換器.圖6所示為正激變換器電路.圖6正激變換器電路圖7正激變換器圖6中的變壓器繞組N1是初級電源繞組.繞組N2是復(fù)位繞組,它控制電容器上的電壓并且提供正激變換器需要的磁芯復(fù)位.兩個(gè)繞組匝數(shù)相等,這樣限制變換器最大的占空比為50%.開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)電路開始工作,電容器通過復(fù)位繞組充電到VCC.當(dāng)開關(guān)管關(guān)斷時(shí),變壓器漏感和勵(lì)磁電感將使開關(guān)管電壓超過VCC.當(dāng)開關(guān)管兩端電壓達(dá)到二倍的VCC時(shí),二極管D1導(dǎo)通,變壓器漏感中的電流將被電容器和二極管箝位.復(fù)位繞組將通過二極管傳導(dǎo)勵(lì)磁電流,以致變壓器磁芯復(fù)位.當(dāng)開關(guān)管導(dǎo)通時(shí),電容器仍然維持從漏感中獲得的能量,將將向復(fù)位繞組放電,電壓將再次達(dá)到VCC.為了抑制電容器與繞組之間的諧振現(xiàn)象,需要給變壓器的復(fù)位繞組串聯(lián)一個(gè)小電阻器.電容器必須足夠大,以很小的電壓變化吸收漏感中的能量.二極管要能夠承受峰值電流,它的額定電壓至少應(yīng)是VCC的二倍.7吸收二極管  在電源變壓器中,一些二極管由開關(guān)管控制正向偏置,其它二極管反向偏置.正向偏置二極管常常受輸出電路中儲(chǔ)能元件的影響而自動(dòng)導(dǎo)通,而反向偏置二極管卻受儲(chǔ)能元件影響而自動(dòng)關(guān)斷.給二極管添加一個(gè)吸收網(wǎng)絡(luò),可以確保不會(huì)給開關(guān)管增加負(fù)荷.例如,給正激變換器的輸出端增加一個(gè)簡單的RC吸收網(wǎng)絡(luò),將會(huì)在開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)給開關(guān)管增加一個(gè)尖峰電流.然而為了抑制旁路二極管和變壓器漏感的反向電流產(chǎn)生振蕩,需要一個(gè)RC電路.  圖7所示電路是包括兩個(gè)簡單RC電路的正激變換器,變壓器漏感也被明確表示出來.輸出端有兩個(gè)必須控制的諧振因子.第一個(gè)諧振電路由變壓器漏感、與輸出電感器、電容器和寄生電容器并聯(lián)的二極管電容器組成.D1截止時(shí),二極管D1中的恢復(fù)電流使電路導(dǎo)通.當(dāng)開關(guān)管導(dǎo)通時(shí),這個(gè)現(xiàn)象發(fā)生,所以必須使C1的值最小.通常情況下寄生電感最大,輸出部分的諧振頻率最小.因?yàn)樵谶@一點(diǎn)電壓漂移最小,吸收了C1和R1之間的諧振會(huì)使損耗最小.  另一個(gè)諧振現(xiàn)象取決于變壓器漏感和D2的寄生電容.D2的陽極會(huì)因?yàn)榉聪蚧謴?fù)電流而振蕩.因?yàn)榧纳娙葺^小,這個(gè)諧振的頻率將大于其它諧振頻率.這樣就要求C2的值較小,使得R2消耗的功率最小.當(dāng)開關(guān)管關(guān)斷時(shí),這個(gè)電路開始工作.使用與D1串聯(lián)的電流吸收網(wǎng)絡(luò)可以控制二極管的截止.8注意事項(xiàng)  吸收網(wǎng)絡(luò)(特別是箝位吸收網(wǎng)絡(luò))中使用的元件的特性是非常重要的.吸收網(wǎng)絡(luò)中的電流變化率非常大,很小的寄生現(xiàn)象幾乎可以使吸收網(wǎng)絡(luò)完全失效.如果去掉升壓變換器中的一個(gè)箝位吸收網(wǎng)絡(luò),而升壓變換器在功率板的地層有25mm長的引線就可以產(chǎn)生一個(gè)足夠大的寄生電感,這個(gè)電感可以產(chǎn)生50MHz的大幅度振蕩.  對印制板布線具有良好的經(jīng)驗(yàn)是非常重要的,而且設(shè)置地平面層是很必要的.為了抑制干擾,通過高頻電流的印制線必須遠(yuǎn)離印制線密集區(qū).  吸收網(wǎng)絡(luò)一般不選用大功率二極管.最好選擇小功率二極管,因此,只需較小的散熱器.但使用的二極管除承受低的平均電流外還必須承受大的峰值電流.特別是在無損吸收網(wǎng)絡(luò)中,二極管需要有較低的恢復(fù)電荷.  和電容器并聯(lián)的電感器必須最小化.吸收網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行正常時(shí),電感器的頻帶要盡可能寬.電感器本身參與并聯(lián)諧振,這個(gè)諧振是不能抑制的,必須通過改變繞組的結(jié)構(gòu)來減小繞組的寄生電容.采取層繞法的寄生電容最大,而分段繞和疊繞技術(shù)可以減小繞組的寄生電容.  和電感器串聯(lián)的電容器必須最小化.為了減小電路的寄生電感,電容器常常并聯(lián).大電容器的串聯(lián)電感器可以和與它并聯(lián)的小電容器產(chǎn)生諧振,諧振電路將有較高的品質(zhì)因素Q.這一點(diǎn)也特別適用于升壓變換器中的輸出電容器、降壓變換器中的輸入電容器以及反激變換器中所有的電容器.  RC阻尼網(wǎng)絡(luò)中使用的電阻器必須是低電感型的.無寄生電感的線繞電阻器通常有較大的自感,并將引起振蕩以及高頻處的過沖.可以給串聯(lián)型RC網(wǎng)絡(luò)并聯(lián)在一個(gè)線繞電阻器上來抑制線繞電阻器中的自感.9結(jié)論  一個(gè)合適的吸收網(wǎng)絡(luò)加強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性,使它比沒有吸收網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)更有效、更穩(wěn)定.恰當(dāng)?shù)奈站W(wǎng)絡(luò)可使系統(tǒng)在運(yùn)行超時(shí)甚至超過允許溫度條件下正常運(yùn)行.所以掌握和使用好吸收網(wǎng)絡(luò)是很值得的.1068906727.htm
打不開圖!
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soft
LV.1
23
2004-07-30 17:34
自我認(rèn)為:在PFC上應(yīng)用的軟開關(guān)技術(shù),其效率提升空間不大,優(yōu)勢在于其可以降低EMI的干擾(設(shè)計(jì)得當(dāng)).
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kli616
LV.5
24
2004-07-31 00:09
@soft
自我認(rèn)為:在PFC上應(yīng)用的軟開關(guān)技術(shù),其效率提升空間不大,優(yōu)勢在于其可以降低EMI的干擾(設(shè)計(jì)得當(dāng)).
關(guān)注!謝謝大師.
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hawaii
LV.5
25
2004-07-31 08:48
@大林電源
圖片3APFCPCB[圖片]500){this.resized=true;this.width=500;this.alt='這是一張縮略圖,點(diǎn)擊可放大。\n按住CTRL,滾動(dòng)鼠標(biāo)滾輪可自由縮放';this.style.cursor='hand'}"onclick="if(!this.resized){returntrue;}else{window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/0/1068906208.jpg');}"onmousewheel="returnimgzoom(this);">
要是能將關(guān)鍵的原理圖COPY出來豈不更好!結(jié)合著說明
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lalatata
LV.3
26
2004-09-30 20:45
無源軟開關(guān)的實(shí)質(zhì)是能量的吸收和再釋放,通過這樣的措施來降低開關(guān)元件的開、關(guān)損耗.相對而言可提高開關(guān)器件的工作壽命和可靠性.相比有源軟開關(guān),無源軟開關(guān)更簡單、更有效、調(diào)試調(diào)節(jié)更方便.有編文章曾談到無源無損緩沖吸收電路比同步整流電路的工作頻率高.我們已實(shí)現(xiàn)了3KW的DC/DC電源,最近剛剛完成了一個(gè)100W的DC/AC電源,效果明顯比有源軟開關(guān)要好得多.
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2012-09-15 16:44
@linyujun
能否介紹一些無源軟開關(guān)電路或有關(guān)的書能否介紹一些無源軟開關(guān)電路或有關(guān)的書

關(guān)注

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2012-09-15 16:46
@feixuedang
意義重大當(dāng)然了不但有而且意義重大
有存在的價(jià)值和意義
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2012-09-15 16:48
@jacki_wang
LCD如何?沒用過,聽說可以.
你講講
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2012-09-15 16:50
@ykfly
是看不到圖
還好頂一個(gè)
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2012-09-15 16:59
@hawaii
要是能將關(guān)鍵的原理圖COPY出來豈不更好!結(jié)合著說明
頂頂樓主就能將關(guān)鍵的原理圖COPY出來講講.
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