LC串联谐振拓扑构成与作业原理剖析
来源:开云的网站是多少 发布时间:2024-02-01 07:37:00的规划开发。依据它具有高效能量传输、频率选择性、体积小型化以及可靠性等长处,被大范围的运用于高压充电电源、静电驻极电源以及静电除尘高压电源等设备。
今日为咱们带来的是LC串联谐振改换器的电路结构和作业原理的解说,快和小编一同学习吧。
LC高压充电机包括原边LC全桥串联谐振电路、变压器和副边整流电路,拜见下图。
副边电路常用的有全桥整流电路以及倍压整流电路(如下图)。全桥整流适用于大电流场景,关于小电流运用场景可选用倍压整流电路。
以及谐振电容Cr,其间体二极管(D1~D4)以及寄生结电容(C1~C4)为功率开关器材的自有部分。
在LC串联谐振电路作业进程中有两个要害频率:开关频率fs和谐振频率fr。
开关频率是指电路开关器材操控信号频率,而谐振频率与电路的谐振电感与谐振电容有关:
依据电路的开关频率fs与谐振频率fr的联系,LC串联谐振拓扑电路分为三种作业形式:
该形式下,开关器材Q1~Q4为零电流注册(t=0及t3时间),零电流关断(t1、t4时间),二极管D1~D4为低损耗注册和关断。在这种形式下,开关损耗低且电磁搅扰小。
在这一作业形式下,Q1~Q4为硬注册(t2、t4时间),零电流关断(t1、t3时间)。为削减反向康复电流,二极管D1~D4必须有较好的反向康复特性。
在这一作业形式下,S1~S4为零电流注册(t1、t3时间),硬关断(t2、t4时间),给电路形成较大的损耗和电磁搅扰,电路的输出特性与恒流源的特性有所违背。
在实践工程中作业形式1与作业形式3运用较多,其间作业形式1为脉冲频率调制(PFM)办法串联谐振,作业形式3为脉宽调制(PWM)办法串联谐振。
在半个开关周期内,LC谐振电路的一对开关器材和续流二极管会完结一次谐振,每次谐振包括两个作业进程,电路波形如下图。
其间,Q1~Q4为开关器材的操控信号,iLr为谐振电感电流,v1为谐振电容两头电压,v2为负载电容等效至原端电压。
t0~t1:此刻Q1与Q4导通,电感电流大于零,原边电流经Q1、Lr、Cr、Q4活动,给Cr充电,变压器副端DR1、DR4导通,电流经DR1、DR4给负载电容Cd充电;
t1时间电感电流反向,原边D1、D4导通续流,Cr放电,变压器副端DR2、DR3导通,电流经DR2、DR3给负载电容Cd充电;
t2时间Cr放电完毕,电感电流为零,此刻Q2与Q3还未收到驱动信号,电路中并无器材导通,电路处于开路状况,负载Cd两头电压根本坚持不变。
可见电路每次谐振都会给负载电容进行充电,使其两头电压上升一个台阶,这种充电办法又称为等台阶充电。
PWM办法串联谐振充沛的发挥了PWM技能和谐振改换的长处,是近年来研讨的一大热门。
因为电路的谐振频率和开关频率较高,充电电容在一个谐振周期中电压改变十分细小。因而,可研讨在PWM操控办法下输出电压不变的稳态作业进程。
t0~t1:此刻Q1与Q4导通,原边电流经Q1、Lr、Cr、Q4活动给Cr充电,变压器副端DR1、DR4导通,电流经DR1、DR4给负载电容Cd充电;
时间Q1与Q4关断,原边D2、D3导通续流,谐振电流逐步减小,变压器副端DR1、DR4导通,电流经DR1、DR4给负载电容Cd充电;
t2~t3:t2时间谐振电流降为零,此刻Q2与Q3还未收到驱动信号,电路中并无器材导通,电路处于开路状况,负载Cd两头电压根本坚持不变。
LC串联谐振电源若为低压输出(输出电压小于20kV)可直接选用整流电路,电路结构如图。
假定U1为输出最高电压,二极管/硅堆D1~D4直流反向耐压应为2U1,整流硅堆通流才能I应不小于5倍的输出电流值。例如U1为20kV时,二极管可参阅类型2CL40kV/5A。
在小电流充电的运用场景里,能够运用多级倍压整流电路取得直流高压。电路由电容与二极管构成,10倍压整流的参阅电路如下图。
U1为倍压电路输入电压,U2为倍压电路输出电压。两者与倍压等级n的联系为:U2=nU1(此处n=10)。
需求留意的是,二极管的耐压值应留3~4倍的裕量,即每个二极管耐压应不小于(3~4)U2/n,二极管通流参阅值为5nIo。需求用快康复二极管,一同为避免短路烧二极管,选用的二极管最大浪涌需求尽可能大。
电容的耐压值能够留2.5~3倍的裕量来考虑,即(2.5~3)U2/n。电容容值则需依据开关频率fs等归纳因从来考虑。
关于LC串联谐振电路的作业原理今日就介绍到这儿,信任咱们咱们也都对LC串联谐振改换器的作业进程有了更好的了解。
后续咱们将持续带领咱们对LC串联谐振拓扑进行电路规划电路仿真模型建立,与咱们一同对电路进行仿真调试,验证电路的作业功能。
本帖最后由 xiaoyao1112 于 2017-9-4 21:10 修改 各位大神们,咱们好。最近在做
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