前言

許多場(chǎng)合變換器需要隔離，通常使用到高頻變壓器，市電為交流電，無法直接供給給直流負(fù)荷，常用的做法是將AC轉(zhuǎn)換為DC，常用的方式是經(jīng)過兩級(jí)轉(zhuǎn)換，即AC/DC，DC/DC，這樣雖然達(dá)到了目的，但是使用的器件多、轉(zhuǎn)換效率和功率密度都會(huì)降低，所以在對(duì)紋波要求較低的場(chǎng)合嘗試采用單級(jí)既實(shí)現(xiàn)電能轉(zhuǎn)換又實(shí)現(xiàn)電氣隔離，即單級(jí)隔離型AC/DC變換器成為了研究的方向，已有學(xué)者提出了單級(jí)軟開關(guān)功率因數(shù)校正變換器，對(duì)該變換器的工作原理及控制方法進(jìn)行了解和學(xué)習(xí)。

目錄

1 概述

2 電路拓?fù)浼捌淇刂?/p>

3 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

4 參考文獻(xiàn)

1 概述

在大功率應(yīng)用場(chǎng)合，AC/DC變換器通常采用兩級(jí)架構(gòu)，但在小功率場(chǎng)合采用兩級(jí)式架構(gòu)器件成本高、功率密度低，其控制也相對(duì)復(fù)雜。為了降低成本、控制復(fù)雜度、提高功率密度等，已有學(xué)者開始著手研究單級(jí)軟開關(guān)PFC變換器，該拓?fù)淅肂oost變換器工作于DCM模式來實(shí)現(xiàn)PFC功能，利用隔離變壓器的漏感與電容的諧振實(shí)現(xiàn)二極管ZCS，同時(shí)原邊開關(guān)和有源鉗位開關(guān)均實(shí)現(xiàn)ZVS，確保所有開關(guān)管實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)。拓?fù)淙鐖D1所示。該變換器主開關(guān)管開通和關(guān)斷時(shí)均可以向副邊傳輸能量，兼顧正激變換器和反激變換器的性能，磁芯利用率高。

2 電路拓?fù)浼捌淇刂?/h2>

工作在穩(wěn)態(tài)時(shí)，一個(gè)開關(guān)周期變換器有八個(gè)工作模態(tài)，其電壓峰值和電壓過零點(diǎn)附近的主要工作波形如圖2所示。

根據(jù)分析，當(dāng)Boost變換單元工作于DCM模式時(shí)，占空比基本保持不變的條件下，可以自動(dòng)實(shí)現(xiàn)PFC功能，已有文獻(xiàn)推導(dǎo)了整流橋輸出電壓與電容電壓之比m與功率因數(shù)PF的關(guān)系，如圖3所示。從圖中可以看出當(dāng)m<0.9時(shí)，能確保PF>0.9。

由電感伏秒平衡和功率守恒原理推導(dǎo)出電感LB的需滿足

電壓增益為

原邊開關(guān)管滿足ZVS的條件：一是電流i1在t0時(shí)刻必須是反向的；二是開關(guān)管在t3～t5時(shí)間段斷開，勵(lì)磁電感上的能量可將Coss電容上的電壓泄放到零。因此原邊開關(guān)管實(shí)現(xiàn)ZVS的條件為

副邊二極管實(shí)現(xiàn)ZCS的條件為

3 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

為了驗(yàn)證所提出的拓?fù)洌撐闹写罱?20VAC輸入，108V/035A輸出的實(shí)驗(yàn)樣機(jī)，其工作頻率為100kHz。通過文中理論分析，m取值0.78，LB取值650uH，勵(lì)磁電感取值972uH，諧振電容Cs取值0.1uF。原邊S1、S2軟開關(guān)波形如圖4所示。

圖5可以看出副邊二極管均實(shí)現(xiàn)了ZCS。

該文章通過實(shí)驗(yàn)證明了所提出的變換器單級(jí)實(shí)現(xiàn)了軟開關(guān)，全負(fù)載范圍內(nèi)效率為約82%，額定工況下PF為0.943。該結(jié)果是七年前所得，可以看出效率較低，可能原因?yàn)轭~定功率較小，損耗占比較大導(dǎo)致，現(xiàn)在器件和控制技術(shù)的進(jìn)步，效率可能會(huì)得以提高。該變換器單級(jí)實(shí)現(xiàn)了隔離、軟開，其優(yōu)勢(shì)較大。促進(jìn)了單級(jí)PFC的發(fā)展，該拓?fù)湟仓档脤W(xué)習(xí)和思考，方法值得借鑒。

4 參考文獻(xiàn)

[1] 一種單級(jí)隔離型軟開關(guān)功率因數(shù)校正變換器_章治國(guó)

往期筆記

文獻(xiàn)筆記1---“一種適用于半橋LLC的調(diào)幅調(diào)頻混合控制方法”

文獻(xiàn)筆記2---一種應(yīng)用于SR-DAB的DPS-VF控制方法

文獻(xiàn)筆記3---一種隔離型單級(jí)無橋PFC變換器

文獻(xiàn)筆記4---一種寬輸出單級(jí)隔離型無橋PFC拓?fù)?/a>

文獻(xiàn)筆記5---基于無傳感器的Mhz高壓LLC變換器SR技術(shù)

文獻(xiàn)筆記6---開關(guān)電源環(huán)路補(bǔ)償設(shè)計(jì)

文獻(xiàn)筆記7---全橋CLL諧振變換器諧振參數(shù)優(yōu)化方法

文獻(xiàn)筆記8---LLC變換器的平面磁設(shè)計(jì)與整體參數(shù)優(yōu)化

文獻(xiàn)筆記9---LLC-DCX變換器并機(jī)諧振網(wǎng)絡(luò)及均流優(yōu)化

文獻(xiàn)筆記10---一種高效率BBLLC-LLC混合變換器

文獻(xiàn)筆記11---半橋三電平LLC變換器諧振參數(shù)優(yōu)化

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