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DC/DC變換工作原理

發(fā)布人:管理員    日期:2022-06-21

DC/DC轉(zhuǎn)換器又可以分為硬開(kāi)關(guān)(Hard Switching)和軟開(kāi)關(guān)(Soft Switching)兩種。硬開(kāi)關(guān)DC/DC轉(zhuǎn)換器的開(kāi)關(guān)器件是在承受電壓或流過(guò)電流的情況下,開(kāi)通或關(guān)斷電路的,因此在開(kāi)通或關(guān)斷過(guò)程中將會(huì)產(chǎn)生較大的交疊損耗,即所謂的開(kāi)關(guān)損耗(Switching loss)。當(dāng)轉(zhuǎn)換器的工作狀態(tài)一定時(shí)開(kāi)關(guān)損耗也是一定的,而且開(kāi)關(guān)頻率越高,開(kāi)關(guān)損耗越大,同時(shí)在開(kāi)關(guān)過(guò)程中還會(huì)激起電路分布電感和寄生電容的振蕩,帶來(lái)附加損耗,因此,硬開(kāi)關(guān)DC/DC轉(zhuǎn)換器的開(kāi)關(guān)頻率不能太高。軟開(kāi)關(guān)DC/DC轉(zhuǎn)換器的開(kāi)關(guān)管,在開(kāi)通或關(guān)斷過(guò)程中,或是加于其上的電壓為零,即零電壓開(kāi)關(guān)(Zero-Voltage-Switching,ZVS),或是通過(guò)開(kāi)關(guān)管的電流為零,即零電流開(kāi)關(guān)(Zero-Current·Switching,ZCS)。

這種軟開(kāi)關(guān)方式可以顯著地減小開(kāi)關(guān)損耗,以及開(kāi)關(guān)過(guò)程中激起的振蕩,使開(kāi)關(guān)頻率可以大幅度提高,為轉(zhuǎn)換器的小型化和模塊化創(chuàng)造了條件。功率場(chǎng)效應(yīng)管(MOSFET)是應(yīng)用較多的開(kāi)關(guān)器件,它有較高的開(kāi)關(guān)速度,但同時(shí)也有較大的寄生電容。它關(guān)斷時(shí),在外電壓的作用下,其寄生電容充滿(mǎn)電,如果在其開(kāi)通前不將這一部分電荷放掉,則將消耗于器件內(nèi)部,這就是容性開(kāi)通損耗。為了減小或消除這種損耗,功率場(chǎng)效應(yīng)管宜采用零電壓開(kāi)通方式(ZVS)。絕緣柵雙極性晶體管(Insulated Gate Bipolar tansistor,IGBT)是一種復(fù)合開(kāi)關(guān)器件,關(guān)斷時(shí)的電流拖尾會(huì)導(dǎo)致較大的關(guān)斷損耗,如果在關(guān)斷前使流過(guò)它的電流降到零,則可以顯著地降低開(kāi)關(guān)損耗,因此IGBT宜采用零電流(ZCS)關(guān)斷方式。

IGBT在零電壓條件下關(guān)斷,同樣也能減小關(guān)斷損耗,但是MOSFET在零電流條件下開(kāi)通時(shí),并不能減小容性開(kāi)通損耗。諧振轉(zhuǎn)換器(ResonantConverter ,RC)、準(zhǔn)諧振轉(zhuǎn)換器(Qunsi-Tesonant Converter,QRC)、多諧振轉(zhuǎn)換器(Multi-ResonantConverter,MRC)、零電壓開(kāi)關(guān)PWM轉(zhuǎn)換器(ZVS PWM Converter)、零電流開(kāi)關(guān)PWM轉(zhuǎn)換器(ZCS PWM Converter)、零電壓轉(zhuǎn)換(Zero-Voltage-Transition,ZVT)PWM轉(zhuǎn)換器和零電流轉(zhuǎn)換(Zero- Voltage-Transition,ZVT)PWM轉(zhuǎn)換器等,均屬于軟開(kāi)關(guān)直流轉(zhuǎn)換器。電力電子開(kāi)關(guān)器件和零開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換器技術(shù)的發(fā)展,促使了高頻開(kāi)關(guān)電源的發(fā)展。
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