桥式无源无损耗缓冲电路的原理分析与设计.pdf

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1、桥式无源无损耗缓；中电路的原理分析与设计桥式无源无损耗缓冲电路的原理分析与设计陈永真辽宁工业大学(锦州121001)王秀丽辽宁石化职业技术学院(锦州121001)摘要：本文详尽的分析了一种桥式无源无损耗缓冲电路的工作原理及工作过程，指出了正确选择缓冲电路的参数的理论依据，并在最后给出了应用实例。叙词：桥式变换器无源无损耗缓冲电路复位1引言在单端反激式变换器中，缓冲电容器通常在缓冲过程中电压极性被反向，充电到反冲电压值VR，再通过LC谐振将缓冲电容器的电压反极性复位。在单端双管变换器的无源无损耗缓冲电路中，缓冲电容器的复位是利用两个开关管同时开通时电源通过开关

2、管对LC谐振回路充电使缓冲电容器的电压复位。单端变换器的无源无损耗缓冲电路具有控制简单、可靠性高等特点，是专门为单端变换器设计的，可以通过一个电感和若干个二极管，利用LC谐振使缓冲电容器的电压复位，不适用于桥式变换器，但在实际应用中很多是桥式变换器(全桥或半桥变换器)，如何实现桥式变换器的无源无损耗缓冲电路是需要研究和分析的。桥式变换器决不允许出现两个开关管同时开通，这使得双管箝位正激／反激变换器的复位方式不适用；而且，也不会出现缓冲电容器电压的方向充电到反冲电压值，而只能是从零到电源电压，使反激式变换器的无源无损耗缓冲电路也不适用于桥式变换器。实现桥式变换

3、器的无源无损耗缓冲电路的思路是，设法使缓冲电容器的电压复位。因此，可以采用外加一个复位电容器的方法实现缓冲电容器的复位。2桥式自然“零电压"开关变换器的工作原理桥式变换器的无源无损耗缓冲电路如图1。+Vo图l桥式变换器的无源无损耗缓冲电路图中的CS，、氏分别为开关管Ql、Q2的缓冲电容器；Cs3、Ca则分别为缓冲电容器Cs-、cS2的复位电容器；L。、Lz分别为CS·、Csz的复位电感。桥式变换器的无源无损耗缓冲电路的工作状态大致可以分为开关管Q-导通时的初始状态、开关管关断、缓冲电路作用期·98·间、缓冲作用结束、开关管Q-开通后缓冲电路复位过程。为了简化

4、分析，这里仅分析开关管Ql的开关过程缓冲电路的各个状态与缓冲电路中各元件的能量交换过程。桥式变换器的无源无损耗缓冲电路的工作原理如下。2．1开关管Q1导通时的初始状态开关管Q1导通期间，等效电路如图2。缓冲电容器CS-电压为“零”；复位电容器C岛的电压为直流母线电压，极性为左负右正；二极管D1、D3、D5、n均不导通，二极管肪随开关管Ql导通；输出电流流经开关管Q。、二极管胁、电感L3到变换器的输出。如图4的t，前状态。+Vo图2开关管Q-导通时的初始状态2．2开关管关断、缓冲电路作用期间开关管由导通到关断的转换过程中，由于开关管Q1的关断，等效电路如图3。

5、+0图3开关管关断、缓冲电路作用期间在这个过程中，由于变换器的输出端的变压器漏感和电感L3的电流不能跃变，这个电流将从直流母线的正端流过开关管Q的寄生电容C璐、缓冲电容G-，并对Ck、Cs，充电，瓯、Cs，电压上升；与此同时，复位电容器Cs3通过二极管D3对输出端放电，氏端电压下降。在这个过程中，开关管的源一漏极电压随着瓯、瞄的充电过程和C刍的放电过程线性上升，如图4波形的t．～￡z期间。当开关管的源一漏极电压上升到直流母线电压时，二极管D7的阴极电压为“零”，续流二极管D9导通续流，输出漏感和电感Ls的电流从所有的电容器转移到续流二极管I)9，这时，缓冲电

6、第十七届全国电源技术年会论文集路的缓冲作用结束，为图4的tz时刻，等效电路如图5。形图5缓冲作用结束缓冲电路的缓冲作用结束时缓冲电容器CSl的电压值为直流母线电压，复位电容器CS3上的电压为零。在这个过程中，缓冲电容器CS。从直流母线中得到电能，复位电容器C蠢则将其储能释放到变换器的输出，在这个过程中两个电容器的能量没有转化为热能。2．3开关管Q开通后缓冲电路复位过程缓冲电路的复位过程需要在开关管Q1导通时完成，缓冲电路所做的工作就是将缓冲电容器的电荷释放，将复位电容器的电压建立到直流母线电压值，这个过程的等效电路如图6(a)，如图4的t。～￡。期间；缓冲电

7、路复位过程结束时(图4的t。时刻)的电路状态与各电容器的极性、数值如图6(b)。70(a)缓冲电路处于复位过程中缓冲电路复位结束图6开关管Ql开通后缓冲电路复位过程当缓冲电容器CS。的电容量与复位电容器C岛的电容量相等时，复位过程的谐振周期为：T一2丌·√半(1)复位电感的电流峰值为：1LM一去@’√百从图6(a)可以看到，由于开关管Q1的导通，形成了Ql、岛、Cs3、L。、D5、CSt谐振回路。缓冲电容器通过这个回路放电。通过半个谐振周期，电感L】电流重新回落到零，缓冲电容器Cm的电荷完全转移到复位电容器C岛上，使复位电容器C岛的电压重新回到直流母线电压值

8、，等效电路如图6(b)。自此，缓冲电路完成了复位过程