各位工程師朋友周末快樂(lè)，近一段時(shí)間比較忙，更新內(nèi)容較少。最近閱讀了一篇ZVZCS相關(guān)的論文，將個(gè)人的思考分享給大家，有興趣的朋友可以一起研究。
之前學(xué)習(xí)和研究LLC諧振變換器時(shí)，發(fā)現(xiàn)LLC變換器只能實(shí)現(xiàn)原邊ZVS，副邊ZCS，并沒(méi)有實(shí)現(xiàn)單支管子在一個(gè)工作周期內(nèi)既可以實(shí)現(xiàn)ZVS又可以實(shí)現(xiàn)ZCS，其實(shí)該電路還有進(jìn)一步優(yōu)化的空間，若單周期內(nèi)所有的開(kāi)關(guān)管均可以實(shí)現(xiàn)ZVS和ZCS（ZVZCS），那么變換器的工作頻率可以進(jìn)一步提升，EMI可以進(jìn)一步改善，再第三代半導(dǎo)體技術(shù)和同步整流技術(shù)的加持下，那么該變換器是否性能會(huì)更加優(yōu)秀呢？不得而知。
下面分享一個(gè)單管正激變換器的ZVZCS的實(shí)現(xiàn)。要想實(shí)現(xiàn)軟開(kāi)關(guān)必須在回路中加入諧振元件，使電壓/電流成正弦規(guī)律變化，這是實(shí)現(xiàn)軟開(kāi)關(guān)的前提條件。原理如圖1所示。
圖1 輸入電流饋電單元原理及波形
由于單管拓?fù)潆娏髦挥幸粭l路徑，當(dāng)開(kāi)關(guān)管關(guān)斷時(shí)，電路中電流無(wú)法流通。為了保證電容安秒平衡需在電容前并聯(lián)電流源，使電容在單個(gè)周期內(nèi)充電和放電電荷量相同，波形如圖1（b）所示。
為了更好的理解輸入電流饋電諧振單元的工作原理，下面進(jìn)行仿真及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
圖2 ZVZCS單端正激拓?fù)?/p>
圖3 ZVZCS單端正激關(guān)鍵波形
圖4 論文中的實(shí)驗(yàn)結(jié)果
原理驗(yàn)證
利用PSIM軟件對(duì)文中原理進(jìn)行驗(yàn)證。關(guān)鍵波形如圖5所示。
圖5 仿真波形
設(shè)元件點(diǎn)電流參考方向均為向左或向下為正方向。t0時(shí)刻，MOS漏極與源極的壓降為零，此時(shí)流過(guò)MOS管的電流為零，此時(shí)將MOS管開(kāi)通，諧振電感中的電流開(kāi)始上升，波形呈正弦規(guī)律變化，變壓器勵(lì)磁電感被輸出電壓鉗位不參與諧振，Lm電流線性增加，此階段由Lr、Cr參與諧振，諧振頻率為fr，諧振電感Lr電壓為左正右負(fù)，當(dāng)?shù)竭_(dá)t1時(shí)刻，諧振電感中電流近似為零，將MOS管關(guān)斷。
MOS管關(guān)斷，變壓器副邊無(wú)電壓輸出，變壓器繞組短路，負(fù)載的能量由輸出濾波電容提供，變壓器勵(lì)磁電感將參與諧振，電流由MOS管寄生電容中流通，當(dāng)諧振電感中電流為零后，輸入電流為諧振電容充電。
參考文獻(xiàn)
[1] Wei Qin. A Family of DC Transformer (DCX) Topologies Based on New ZVZCS Cells with DC Resonant Capacitance[J]. IEEE Transactions on Power Electronics.2016.
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