半橋串聯諧振DC-DC變換器拓撲性能簡要分析
發布時間:2020-04-29 10:26:15
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半橋串聯諧振結構的DC-DC變換器目前被廣泛的應用在汽車、工業和電網系統中,這種變換器具有開關損耗小、拓撲結構相對簡單等優勢,是一種相對而言比較基礎的變換器類型。本文將會就半橋串聯諧振結構的DC-DC轉換器拓撲結構和工作性能進行簡要分析,一起來看看吧。
下圖中展示的是半橋串聯諧振DC-DC變換器的基本拓撲結構。可以從圖中看出,它是由兩個功率的MOS管Q1、Q2組成開關網絡,諧振電容Cr和諧振電感Lr串聯組成諧振網絡。由于諧振網絡與負載相串聯,所以從結構上看,諧振網絡和負載構成一個分壓器。
圖為半橋串聯諧振(SRC)變換器拓撲
在工作中,半橋串聯諧振的DC-DC轉換器通過改變開關管的開關頻率進行轉換,諧振網絡的輸入電壓頻率也將同步發生改變,諧振網絡的阻抗也將發生改變,并進一步影響負載端的電壓發生相應的變化。由于這種分壓作用,串聯諧振變換器的直流電壓增益≤1,當電路的開關頻率工作在諧振頻率Lr和Cr諧振點時,諧振網絡的阻抗達到最小,輸入的電壓絕大部分傳遞到負載端,此時變換器的直流電壓增益最大為1。
作為一種相對而言比較基礎的、應用也非常廣泛的轉換器,串聯諧振型的DC-DC轉換器在工作中的優點是電路拓撲結構比較簡單,它的關斷損耗和開關損耗比較小,且沒有輸出濾波電感,因此復變整流二極管上的電壓應力也比較小。除此之外,該類型的變換器電路循環電流比較低,能量循環也相對較低一些。
但串聯諧振變換器在作為電源來使用時也有一些自身的缺點。一個比較大的缺陷就是它的選擇性比較差,由于諧振網絡與案件與負載串聯,開關頻率直接受到負載電路的影響,因此在輕載或空載時輸出電壓無法調整。除此之外,串聯諧振變換器的輸出直流濾波電容必須承受較高的紋波電流、而當輸出電壓增加時,開關頻率必須提高以維持輸出電壓的穩定,諧振網絡的能力將增加且產生較高的關斷電流,因此不適合在高輸入電壓下應用。