无源无损缓冲器的设计与分析

《无源无损缓冲器的设计与分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、无源无损缓冲器的设计与分析

2、第1图1CD2型无源无损缓冲电路应用于DC/AC半桥变换器图1所示电路中，直流电源电压为E，电容Cs1，Cs2和开关管S1，S2各为一桥臂构成半桥电路，L，C，R为等效的输出电路，其中L包含功率电路中的寄生电感。VD1，VD2分别为S1，S2的反并联二极管。S1的缓冲吸收电路由图1中虚线框内电容C1和二极管VD11，VD12组成。S2的缓冲吸收电路则由电容C2和二极管VD21，VD22组成。CD2型无源无损缓冲电路共有三个工作模式，如图2所示。图中粗线表示电流通路。500)this.style.ouseg(this)">(a)导通模式500)this.styl

3、e.ouseg(this)">(b)充电模式500)this.style.ouseg(this)">(c)放电模式图2CD2型无源无损缓冲电路三个工作模式其工作过程如下：1）导通模式S1导通，S2截止，如图2（a）所示。此时S1导通，有电流通过，C1两端电压上正下负，被箝位为电源电压E，故VD12两端电压等于0，而VD11反向截止，其上电压为－E，在此模式下电容C1中无电流通过。VC1=E（1）2）充电模式S1关断，S2截止，如图2（b）所示。此时电路中的等效电感L中的电流通过C1，VD11续流，给C1充电，直到充电电流为0〔如式（2）〕。同时C1的电压逐步增加，其峰值取决于S1关断时电

4、流值和电路中等效电感L值，此时，VD12两端电压反偏，其值等于VC1-E，VD11导通。VC1=VC10＋500)this.style.ouseg(this)">ic1dt=E＋500)this.style.ouseg(this)">ic1dt（2）L500)this.style.ouseg(this)">＋ic1R＋500)this.style.ouseg(this)">ic1dt=500)this.style.ouseg(this)">（3）3）放电模式S1截止，S2截止，如图2（c）所示。此时C1两端电压高于电源电压，VD12正偏导通，电容C1迅速通过VD12放电到直流电源，直到电

5、容电压等于电源电压E时，VD12截止。然后等待下一工作周期的到来。Vc1－E=500)this.style.ouseg(this)">ic1dt（4）下管S2缓冲电路工作原理类似。在该电路中，二极管应选用快恢复二极管，而电容容量可根据电路中所需要缓冲的能量来选取。电容首先吸收功率电路中需要缓冲的能量，然后再向电源释放能量，由此将缓冲的能量反馈回电源，从而提高了电路的转换效率。3CLD2无源无损缓冲电路及其分析图1所示电路为CD2无源无损缓冲电路在半桥电路中的应用。但是，当电路中需要缓冲吸收的能量较大时则电容电压增量很大，由于二极管VD12的导通电阻值很小，则电容就以一个很大的冲击电流放电

6、，这对电路各器件有损害，降低了电路的可靠性，为此，需要在VD12放电支路中串联一个限流电感L1，在VD22放电支路中串联一个限流电感L2，如图3所示。500)this.style.ouseg(this)">图3CLD2型无源无损缓冲电路应用于DC/AC半桥变换器CLD2型无源无损缓冲电路的工作模式，也有3个：其一为导通模式，其二为电容续流充电模式，其三为电容与电感谐振放电模式。前两个工作模式与CD2型缓冲电路相同，模式3等效电路如图4（c）所示，电容通过E—VD12—L1谐振放电，放电电流波形如图5所示，谐振放电模式可使二极管VD12实现软开关，能有效限制放电电流冲击。500)this.

7、style.ouseg(this)">(a)导通模式500)this.style.ouseg(this)">(b)充电模式500)this.style.ouseg(this)">(c)谐振放电模式图4CLD2型缓冲电路的3个工作模式500)this.style.ouseg(this)">图5谐振放电电流波形电容选取原则同前，电感的选取原则是要满足电容、电感谐振半周期时间小于开关管截止期时间即可，此外并无严格要求。但是电感值越大，则放电电流峰值越小。4仿真与实验结果对图1、图3所示的电路，我们进行了一些仿真和实验，实验数据如下：E=100V，fs=10kHz，C=1μF，L=100μH，占

8、空比D1=40％.仿真波形和实验结果分别如图6、7所示。500)this.style.ouseg(this)">(a)CD2型缓冲电路500)this.style.ouseg(this)">(b)CLD2型缓冲电路500)this.style.ouseg(this)">(c)RCD型截止缓冲电路图6各类缓冲电路的功率开关管两端电压仿真波形500)this.style.ouseg(this)">500)this.style.ouseg