ZVS即所謂零電壓開關(guān)(ZVS)/零電流開關(guān)(ZCS)技術(shù),或稱軟開關(guān)技術(shù),小功率軟開關(guān)電源效率可提高到80%~85%。接下來將詳解介紹zvs原理及如何自制zvs的升壓電路圖以及它的操作步驟。ZVS經(jīng)典原理:1. 上電瞬間,電源電壓流經(jīng)R1,R2,經(jīng)過ZD1,ZD2穩(wěn)壓二極管鉗位在12V后分別送入MOS1,MOS2的GS極,因此兩個MOS管同時開通。2. 因?yàn)樵?shù)的離散性(例如:MOS管GS鉗位電壓的離散性、MOS管本身跨導(dǎo)參數(shù)的離散性、變壓器初級繞組不嚴(yán)格對稱、走線長度差異等),導(dǎo)致兩管DS電流在上電瞬間就不相同。假設(shè)下方的MOS管MOS2流過的電流稍大。即IL3》IL2。因?yàn)長2,L3是在同一磁芯上繞制,本身存在磁耦合,所以,對磁芯的勵磁電流為IL2,IL3之和。之前提到IL3》IL2,而且從抽頭看去,IL2,IL3的電流方向相反,所以對磁芯的勵磁電流為Ip1=IL3-IL2。這樣就可以等效為僅有L3線圈產(chǎn)生勵磁作用(有一部分抵消掉L2的勵磁)。明白這點(diǎn)以后,繼續(xù)往下分析。3. 見圖1,在上電瞬間,L2,L3中的等效勵磁電流Ip1用紅色線條表示,因?yàn)榫哂邢嗤拇怕?,Ip1將在L2上產(chǎn)生一個互感電流,圖中用藍(lán)色線條表示,L2 L3與C1構(gòu)成并聯(lián)諧振,這個互感電流的方向同IL2相反,如此正反饋造成的結(jié)果是IL2越來越小,最終可單純看做只有L3參與勵磁。
4. 與此同時,B點(diǎn)電壓升高,D1截止,C點(diǎn)電壓保持12V,MOS2繼續(xù)保持開通。因?yàn)镸OS2開通時VDS很小,A點(diǎn)近似接地,D2導(dǎo)通儲能電容,將D點(diǎn)電位強(qiáng)行拉低至0.7V左右,MOS1失去VGS而截止。5. 隨著時間推移,L3對磁芯的勵磁最終達(dá)到磁飽和,大家注意儲能電容,此時藍(lán)色線條的電流因磁芯飽和失去互感剛好減到0,MOS1的DS上電壓為零。而L3失去電感量而近似于一個僅幾mΩ的純電阻,瞬間大電流全部疊加在MOS2的導(dǎo)通電阻Ron上,使A點(diǎn)電位瞬間升高,D2截止,D點(diǎn)電位恢復(fù)至12V,MOS1獲得VGS而導(dǎo)通(在VDS=0的情況下導(dǎo)通,故稱ZVS)。繼而B點(diǎn)近似接地,C點(diǎn)電壓降到0.7V,MOS2截止,MOS1保持導(dǎo)通。當(dāng)L2勵磁達(dá)到飽和時電路狀態(tài)再次發(fā)生翻轉(zhuǎn),重復(fù)第4過程。6. 整個過程中,翻轉(zhuǎn)的時間由諧振電容C1的容量和L2 L3共同決定,因?yàn)橛蠧1構(gòu)成諧振,初級電壓波形呈完美正弦波,諧波分量大大減小,漏感的影響不復(fù)存在,因此變比等于匝比。L1為扼流電感,利用電感電流的不可突變特性,保證磁飽和瞬間MOS管的DS極不會流過巨大浪涌而損壞。這也是為什么不接此電感或者感量太小時,電路空載電流會增大,而且MOS管發(fā)熱嚴(yán)重的原因。因?yàn)槔昧舜棚柡驮?,所以在磁芯工作在滯回線1,3象限的飽和臨界點(diǎn)之間,磁芯的儲能作用得以最大發(fā)揮,傳遞功率相當(dāng)大。
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