全桥谐振电流源的分析与设计:为提高频率、减少开关损耗覆EMI,谐振变换器得到了广泛的压用。本文分析了感性负载下垒桥逆变电流源的各个工作模式,重点分析了谐振等效电路,并进行了相应的仿真。根据谐振理论分析及参数选择,设计了一种新型的全桥逆变电流源,该电流源具有输出正弦波形良好,谐振器件电压、电流应力适当厦负载范围宽等特点、仿真和实验结果验证了理论分析。
关键词:交流电流源;全桥逆变;谐振;开关应力
O 引言
高频变换能有效地减小功率变换器的体积、重量。但也带来了高的开关应力、高频变压器漏感引起的电压尖峰、电磁干扰(EMI)、高频开关损耗、效率低等问题.而谐振变换具有工作频率高、开关损耗小、效率高、重量轻、体积小、EMI小、开关应力低等特点,因此近来得到广泛的研究。
谐振变换器有串联和并联两种基本类型。串联谐振变换器具有能隔断直流分量、避免变压器饱和以及轻载效率高,适合高压小电流输出等特点。并联谐振变换器负载可开路、对电容脉动电流要求小以及适合低压大电流输出等特点。根据电流源电路的特点,选择并联谐振方式,并进一步设计成两级I/C谐振网络。
本文第一部分分析感性负载下电流源的各个工作模式,第二部分是对并联谐振方式的理论分析、仿真研究及实验结果,第三部分是由并联谐振改进的两级I/C谐振网络的设计.为便于分析,在电流源工作模式分析中不加进谐振网络。
l 电流源的工作模式
主电路是由一级Buck电路加全桥逆变电路组成的,如图l所示。Buck电路通过输出大电感产生近似恒定的恒流源,再通过全桥逆变变成方波电流源,作为二次侧电源的供电电源。
假没开关器件是理想器件,电感和电容均为无损耗的储能元件,线路其它损耗可忽略,电感电流“纹波很小,在分析其它电流波形时可认为恒值。对于感性负载,其工作状态分为8个阶段,主要工作波形如图2所示。各阶段的等效电路如图3所示。
1)阶段l[t0-t1] t0时刻,因负载电流相对于参考方向为负,开关管S2及S5内寄生二极管导通给负载电流续流,D1及S1导通给电感电流续流。
2)阶段2[t1-t2]负载电流换向,开关管S2及S5零电压开通,t2时刻,iD1=0,二极管D1零电流关断。
3)阶段3[t2-t3]电压下降为零,Buck电感L与负载电感串联,负载电流基本保持不变。
4)阶段4[t3-t4]时刻,S1关断,电感电流通过二极管D2、开关管S2及S5导通,负载电流基本保持不变。
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