軟開關(guān)分為ZVS(零電壓開關(guān))和ZCS(零電流開關(guān)),由于ZVS一般無需外加輔助器件,容易實(shí)現(xiàn)所以在隔離DC-DC變換器中得到了廣泛的運(yùn)用(以移相全橋(Full Bridge Phase-shift)和LLC為代表)。
下面主要來講講開關(guān)管ZVS的實(shí)現(xiàn),下圖是MOSFET及其在分析ZVS時(shí)的等效模型。全控開關(guān)用一個(gè)理想開關(guān)及一個(gè)串聯(lián)導(dǎo)通內(nèi)阻RDS_on代替。無論是移相全橋(FBPS)還是諧振變換器(LLC),其ZVS短暫的過程都是一樣的,均是利用諧振電感Lr有序地“充”/“放”橋臂上下管MOSFET結(jié)電容上的電荷。
為了便于理解,此處簡化講解ZVS橋臂上下管MOSFET的換流過程: 1、[~,t0]穩(wěn)態(tài) t0之前,MOS管S1一直通,S2一直斷。電流流經(jīng)RDSon1和諧振電感Lr。
2、[t0,t1]橋臂換流 t0時(shí)刻,MOS管S1關(guān)斷,此時(shí)S1、S2均關(guān)斷,沒有通路。諧振電流iLr被迫給S1結(jié)電容C1充電,并抽走S2結(jié)電容C2上的電荷。直到Vc1被充到Vin,Vc2被抽到0V,一旦Vc2降到0V,諧振電流iLr就流經(jīng)S2的體二極管(續(xù)流),此時(shí)諧振電流iLr才重新找到一條穩(wěn)定的通路。
3、[t1,~]——t1 時(shí)刻S2軟開(ZVS零電壓開通),維持穩(wěn)態(tài) t1時(shí)刻,S1的驅(qū)動(dòng)電平變高,此時(shí)MOS管S2合上,由于RDSon2上的壓降要比體二極管的導(dǎo)通壓降更小,所以電流流經(jīng)RDSon2(MOSFET具有雙向?qū)щ娦?,此時(shí)MOSFET工作在同步整流狀態(tài),這個(gè)特性是IGBT所不具備的,這也是MOSFET在ZVS變換器中的天然優(yōu)勢,電流幾乎時(shí)時(shí)刻刻都流經(jīng)RDSon,通態(tài)損耗很?。?/p>
到此,S1關(guān)斷到S2開通的過程已經(jīng)講完,分析整個(gè)過程可以發(fā)現(xiàn),是S1的關(guān)斷成全了S2的軟開,要是沒有S1的關(guān)斷,迫使諧振電流iLr為找到新的通路而“充”/“放”橋臂上下管結(jié)電容電荷,S2的續(xù)流二極管也不可能在S2驅(qū)動(dòng)高電平(t1時(shí)刻)來之前就導(dǎo)通續(xù)流。所以S2的軟開全靠S1的硬關(guān)成全(ZVS的特點(diǎn),硬關(guān)軟開)。 送一幅MOSFET的ZVS波形圖(Vgs&Vds),可以清楚地看清軟開(開通無米勒平臺(tái))硬關(guān)(關(guān)斷有米勒平臺(tái))。
而S2關(guān)斷到S1開通的過程與上述過程完全一致,不在重復(fù)。
關(guān)于硬開,硬開是在MOSFET關(guān)斷的情況下(Vc1=Vin),直接通過RDSon把結(jié)電容上的電荷消耗掉,從而導(dǎo)通管子,顯然要比軟開EMI及開通損耗要大很多。
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變換器
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軟開關(guān)
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原文標(biāo)題:軟開關(guān)EMI比硬開關(guān)EMI小,這種說法是否正確?
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