軟開關分為ZVS(零電壓開關)和ZCS(零電流開關),由于ZVS一般無需外加輔助器件,容易實現所以在隔離DC-DC變換器中得到了廣泛的運用(以移相全橋(Full Bridge Phase-shift)和LLC為代表)。
下面主要來講講開關管ZVS的實現,下圖是MOSFET及其在分析ZVS時的等效模型。全控開關用一個理想開關及一個串聯導通內阻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]穩態 t0之前,MOS管S1一直通,S2一直斷。電流流經RDSon1和諧振電感Lr。
2、[t0,t1]橋臂換流 t0時刻,MOS管S1關斷,此時S1、S2均關斷,沒有通路。諧振電流iLr被迫給S1結電容C1充電,并抽走S2結電容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S2的體二極管(續流),此時諧振電流iLr才重新找到一條穩定的通路。
3、[t1,~]——t1 時刻S2軟開(ZVS零電壓開通),維持穩態 t1時刻,S1的驅動電平變高,此時MOS管S2合上,由于RDSon2上的壓降要比體二極管的導通壓降更小,所以電流流經RDSon2(MOSFET具有雙向導電性,此時MOSFET工作在同步整流狀態,這個特性是IGBT所不具備的,這也是MOSFET在ZVS變換器中的天然優勢,電流幾乎時時刻刻都流經RDSon,通態損耗很?。?/p>
到此,S1關斷到S2開通的過程已經講完,分析整個過程可以發現,是S1的關斷成全了S2的軟開,要是沒有S1的關斷,迫使諧振電流iLr為找到新的通路而“充”/“放”橋臂上下管結電容電荷,S2的續流二極管也不可能在S2驅動高電平(t1時刻)來之前就導通續流。所以S2的軟開全靠S1的硬關成全(ZVS的特點,硬關軟開)。 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)硬關(關斷有米勒平臺)。
而S2關斷到S1開通的過程與上述過程完全一致,不在重復。
關于硬開,硬開是在MOSFET關斷的情況下(Vc1=Vin),直接通過RDSon把結電容上的電荷消耗掉,從而導通管子,顯然要比軟開EMI及開通損耗要大很多。
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原文標題:軟開關EMI比硬開關EMI小,這種說法是否正確?
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